고체의 확산 (1) - 상호확산-자체확산

 

 

 

많은 반응들은 특정 고체 내에서 질량의 이동에 따라 달라진다. 이것은 확산 때문인데,

따라서 확산이란 원자 운동에 의한 질량의 이동을 뜻한다. 

이는 서로 다른 종류의 금속 막대가 서로 접합되어 두 면이 완전하게 접촉되어 있는 확산쌍에 의해

설명될 수 있다.

예를 들어, 구리와 니켈을 통해 알아보자.

구리와 니켈

우선 그림과 같이 (검정=Cu / 빨강=Ni 원자) 초기 상태의 구리와 니켈이 접촉되었다고 생각해 보자. 

이 상태에서 장시간 가열한뒤 다시 상온으로 냉각하면 확산을 통해 합금의 형태가 만들어지게 된다.

구리와 니켈

바로 이러한 형태로 말이다.

이렇게 될때 x축을 위치, y축을 농도로 생각해보면 농도변화는 이렇게 생기게 된다.

구리와 니켈 농도

처음에 이렇게 왼쪽에는 구리 100프로, 오른쪽엔 니켈 100프로의 농도를 나타내던 그래프가

구리와 니켈 농도

이렇게 확산된 모습을 띄게 될 것이다.

여기서 구리와 니켈의 경우 아무리 계속해서 추가해 주어도 화합물의 형태로 되지는 않는다.

이 그래프를 보면 그래프 중간의 영역에 합금된 영역이 존재함을 알 수 있다.

이렇게 한 종류의 금속 원자가 다른 종류의 금속으로 확산되는 과정을 상호 확산 또는 불순물 확산 이라고 한다.

위의 경우를 상호 확산이라고 하는데, 이 확산 과정에서 조성의 변화가 없는 자체 확산이다.