Titanium samples were anodically oxidized in H3PO4 baths at various concentrations and voltages. The oxidation kinetics and the yield of incorporation of phosphorus ions into the oxide were studied as a function of the electrochemical parameters. Analytical measurements were performed using nuclear reaction analysis (NRA). A growing mechanism is discussed and we examine how to increase the self-protection of oxide films against corrosion.

The aim of this work is to describe some comparative analyses of implanted phosphorus in titanium by using different techniques: secondary ion mass spectroscopy, glow discharge optical spectroscopy and electron spectroscopy for chemical analysis-X-ray photoelectron spectroscopy. The amount of phosphorus was measured vs. depth. Mathematical simulation of the implantation process permitted the adoption of absolute units for concentration calibration. The use of these samples as standards for nuclear analysis is discussed. The main purpose of this use is to study phosphorus incorporation in titanium oxides prepared in phosphoric baths.

Oxygen and hydrogen dissolve in α-phase titanium at different concentrations up to 34 at.% and 0.14 at.% respectively. Oxygen is an alphagene element while hydrogen is betagene. Firstly, the oxygen diffusion coefficient in hydrided titanium TiH1.46 has been measured at 750 °C and additional tests have been carried out on TiH0.2. Secondly, the hydrogen diffusion coefficient (in fact for tritium) has been determined at 400 °C in solid solutions of oxygen in titanium at 1 at.% and 2 at.%. For the case of oxygen diffusion in Ti-H, the chief effect is the disappearance of hydrides when the oxygen concentration is over 5 at.% (for TiH0.2 by analogy with titanium) or at 2 at.% (for TiH1.46 by direct measurement).

La microanalyse nucleaire, deja utilisee pour le dosage de nombreux elements legers, a ete appliquee a la recherche de l'isotope 32S. Cette extension est justifiee par le role essentiel que joue frequemment le soufre dans les mecanismes de corrosion. La reaction nucleaire 32S(d, p)33S fournit sept pics, observables sur le spectre d'energie des protons emis. Ces pics permettent d'effectuer, dans la plupart des cas, un dosage precis et quantitatif. Les sections efficaces differentielles des pics correspondant aux etats excites 7 et 32 ont ete mesurees de 1 100 keV a 1 450 keV environ, ce qui a permis de definir les energies de bombardement les plus appropriees au dosage d'echantillons epais.

Des échantillons de titane polycristallins ont été oxydés dans l'oxygène pur sous une pression de 75 Torr à des températures comprises entre 400 et 500 °C et pour des durées inférieures ou égales à 2 h. Les films d'oxyde ont été étudiés par microscopie optique et électronique, diffraction d'électrons et microanalyse nucléaire. La vitesse d'oxydation a ainsi été déterminée pour des conditions isothermes ou isochrones, ainsi que la structure cristalline des diverses variétés d'oxydes observées. Celles-ci sont principalement les formes rutile et anatase de TiO2. La croissance en épitaxie des films d'oxyde, ainsi que les différentes sortes de grains, sont également décrites.

La diffusion de l'oxygène dans le titane α de structure hexagonale compacte a été étudiée directement par microanalyse nucléaire, au moyen d'échantillons polycristallins oxydés dans l'oxygène pur sous pression atmosphérique, à des températures comprises entre 700 et 950 °C.

AbstractPolykristalline Zr‐Proben werden in reinem Sauerstoff (zum Vergleich auch in Luft) bei 1 atm und Temperaturen von 700 bis 845°C unterschiedlich lange (bis zu 400 Stunden) oxidiert.

The principles of nuclear microanalysis by the direct observation of the charged particles emitted from nuclear reactions induced on light nuclei are described. This method allows the determination, in short times, of very small quantities of nuclei like 16O, 18O, 14N, 19F, etc. near the surface of samples. Typical sensitivities are of the order of 1014 atom/cm2. Concentration profiles as a function of depth may be directly measured with submicron resolution. The technical details of a facility comprising a 2 MeV Van de Graaff accelerator are given. Problems related to particle detection and data recording are discussed. The various scattering chambers, which allow most of the measurements to be carried out automatically with digital control, are described. Applications to various fields in solid state physics, metallurgy and electrochemistry are presented.

2014 The superficial contamination of niobium, by oxygen during surface treatements, has been studied by the micro-analysis method using the O16 (d, p) O17* nuclear reaction. After electrolyticly polishing and (or) annealing under vacuum, a superficial oxide film is always observed, the thickness of which being around sixty Angstroms. Moreover, this method allows the oxygen situated in the superficial oxide film and the oxygen dissolved in the underlying metal to be identified separately. We thus have shown that during annealing under vacuum, oxygen diffusion occurs and the metal beneath the oxide is so contaminated. REVUE DE PHYSIQUE APPLIQUEE TOME 5, JUIN 1970, PAGE Il est maintenant bien etabli qu’un metal peut etre contamine par divers elements au cours de la preparation de son etat de surface par traitement thermique ou par polissage. Cet effet est particulierement net pour les metaux des groupes IV A et V A, qui sont tres avides d’elements legers et notamment d’oxygene et d’azote. Ainsi, au cours de recherches sur l’oxydation du zirconium et de ses alliages [1], nous avons montre que le polissage chimique de ce metal en bain fluonitrique entrainait la formation en surface d’une mince couche d’oxyde de quelques dizaines d’angstroms d’epaisseur et que, lors d’un traitement de recuit sous vide, il y avait diffusion d’oxygene dans le metal, la couche d’oxyde superficiel etant toujours presente apres refroidissement de l’echantillon. Cette contamination est localisee a la surface du materiau. Or, l’etat de surface des solides affecte considerablement leurs proprietes, la vitesse d’oxydation par exemple [2] [3]. Il est donc necessaire, pour un metal, de connaitre la contamination induite par de tels traitements de preparation. Nous avons, pour ce faire, utilise la methode de microanalyse fondee sur l’observation directe de reactions nucleaires, et nous l’avons appliquee au (*) Travaux effectues dans le cadre de la RCP 157 du C. N. R. S. et soutenus par la D. R. M. E. dosage de l’oxygene a l’aide de la reaction 016 (d, p) 017*. Cette methode, decrite en detail anterieurement [4] [5], presente en effet l’avantage de separer l’effet de l’oxygene situe dans l’oxyde superficiel, de celui de l’oxygene dissous dans le metal sousjacent, dans la mesure ou la couche d’oxyde superficiel ne depasse pas 2 a 3 microns d’epaisseur [1, 5]. Les echantillons (1) de niobium examines ont subi une partie ou la totalite des traitements successifs suivants : polissage electrolytique, recuit sous vide (10-5 torr), polissage electrolytique. Afin d’envisager l’influence de la nature et de la composition du bain de polissage electrolytique, deux bains differents ont ete utilises :

2014 La méthode de microanalyse par réactions nucléaires est brièvement exposée après une comparaison aux autres méthodes de microanalyse, telles que les sondes électronique et ionique, l'analyse par activation, etc. La spécificité et la haute sensibilité de cette technique sont décrites.On passe ensuite en revue diverses applications à la métallurgie, illustrées par des résultats expérimentaux : diffusion de l'oxygène dans le zirconium, autodiffusion de l'oxygène dans la zircone (par O18), perturbations de surface induites par divers traitements de polissage, effet d'un recuit sous vide poussé, nitruration de divers métaux dans l'ammoniac chaud, etc. Les résultats présentés portent plus particulièrement sur le dosage des isotopes de l'oxygène et de l'azote, mais l'extension de ces techniques à d'autres éléments légers est évoquée.Abstract.2014 Microanalysis by means of nuclear reactions is briefly described, and compared with other microanalytical methods such as electron and ion probe, activation analysis, etc.The specific character and high sensitivity of the method are emphasized.A review follows of some applications to metallurgy, illustrated by experimental results : oxygen diffusion in zirconium and self-diffusion in zirconia (using O18), perturbations induced by various surface treatments, influence of annealing in high vacuum, nitriding of various metals in hot ammo- nia, etc.The results shown are chiefly related to the determination of the isotopes of oxygen and nitrogen, but the extension of these techniques to other light elements is also approached.