Oxidation of tantalum metal by lead peroxide and red lead

Abstract

The kinetics of oxidation of metallic fuels by metal oxides involve some of the most important parameters determining the utility of any metal oxide system in pyrotechnic applications. An attempt has been made to study the oxidation of Ta metal by strong oxidizers such as PbO₂ and Pb₃O₄, employing differential thermal analysis and infrared spectroscopy. The rate of oxidation of Ta increases with increasing oxidizer content in both Ta-PbO₂ and Ta-Pb₃O₄, systems. A tentative mechanism for the observed phenomenon is proposed.

Résumé

La cinétique de l'oxydation des combustibles métalliques par des oxydes métalliques est un des plus importants paramètres dans l'évaluation de l'utilité d'un système métaloxyde pour des applications pyrotechniques. On a tenté d'étudier l'oxydation du Ta métallique par des oxydants forts comme PbO₂ et Pb₃O₄, en se servant de l'analyse thermique différentielle et de la spectroscopie infrarouge. La vitesse de l'oxydation du Ta augmente quand la teneur en oxydant augmente pour les systèmes Ta:PbO₂ et Ta:Pb₃O₄. On propose un mécanisme pour expliquer le phénomène observé.

Zusammenfassung

Die Kinetik der Oxidation metallenthaltener Brennstoffe durch Metalloxide ist einer der wichtigsten Parameter zur Bestimmung der Anwendbarkeit eines beliebigen Metall-Oxid Systems zu pyrotechnischen Zwecken. Es wurde versucht die Oxidation von metallischem Ta durch stark Oxidationsmittel, wie PbO₂ und Pb₃O₄ unter Einsatz der Differentialthermoanalyse und der Infrarotspektroskopie, zu studieren. Die Oxidationsgeschwindigkeit von Ta nimmt mit zunehmendem Gehalt an Oxidationsmittel, sowohl im Ta:PbO₂- als auch im Ta:Pb₃O₄-System, zu. Ein versuchsweiser Mechanismus des beobachteten Phänomens wird vorgeschlagen.

Резюме

Кинетика реакций оки сления металлически х топлив с помощью окис лов металлов является одной из важ ных характеристик пр и определении выгодно сти использования какой-либо систем мет алл-окись. Сделана поп ытка с помощью дифференциа льного термического анализа и ИК спектрос копии изучить окисле ние металла Та такими сильными ок ислителями как PbO₂ и Pb₃O₄. Установлено, что скорость окислен ия Та увеличивается с увел ичением содержания окислите ля в системах Ta∶PbO₂ и Ta∶Pb₃O₄. На основе эксперимен тальных данных предложен мех анизм наблюдаемого я вления.