Ювенильная металлическая поверхность может существовать очень короткие моменты времени в изломе металла при совместном деформировании двух частей металла в местах их соприкосновения или после его механической обработки. После механической зачистки поверхности металла в атмосфере сухого воздуха на ней образуется окисная пленка (табл. 2).
На воздухе микровыступы и впадины поверхности многих металлов, кроме так называемых благородных (золото, платина и др.), мгновенно покрываются пленками окислов, а также слоями адсорбированных молекул газов, воды и жировых веществ. Толщина и последовательность расположения таких пленок может быть различной. Однако непосредственно на поверхности металла обычно находится пленка окислов (рис. 2, слой а).
Слой окислов сохраняет на границе с металлом отрицательный потенциал против положительного потенциала самого металла. Наружная поверхность слоя окислов имеет положительный потенциал и они адсорбируют кислород, имеющий отрицательный потенциал.
Таблица 2 Толщина окисной пленки
Металл | Толщина пленки, см | Время образования пленки, с |
Алюминий | 12*10-8 | 15 |
Медь | 3*10-7 | 30 |
Железо | 2*10-7 | 40 |
Молибден | (2÷З) 10-7 | 40 |
Германий | (2÷3) 10-7 | 80 |
Рис.2 Строение поверхности металла в воздушной атмосфере:а—Глубинный слой металла, не затронутый пластическими деформациями: — поверхностный слой полностью разориентированных кристаллитов с прослойкам окислов; в — окисный слой, характерная полярность внутренних и внешних границ, а также полярность верхних слоев металла показаны знаками «+» и «—» Г — адсорбированный слой кислородных анионов и нейтральных молекул воздуха; д — слой водяных молекул; е — слой жировых молекул; ж — ионизированные пылевые частицы
Таким образом, поверхность металла (рис. 2) покрывается двумя двойными электрическими слоями. Окисные пленки обычно очень хрупкие и обладают высокой твердостью.
Кроме пленки окислов, поверхность металлов покрыта газовыми молекулами, жировыми пленками и парами воды (рис. 2, слой б). Толщина этих пленок различна. Например, толщина пленки паров воды составляет 50— 100 молекул. Жировые слои имеют большую толщину. Полностью удалить масляные пленки с металла практически невозможно никакими растворителями, поскольку адсорбционная связь жировых молекул и металла представляет собой чисто электрическую связь. Полярные жировые молекулы образуют с металлом двойной электрический слой, что и обеспечивает весьма прочную связь металла и пленки одномолекулярной толщины. После промывки металла бензином слой органических молекул составляет 1—5 мкм, и только при особо тщательной обработке растворителями сохраняется жировая пленка толщиной 10—100 молекулярных слоев.
Сложное строение реальной металлической поверхности существенно меняет картину взаимодействия поверхностей при их сближении.