Nature.com-a gireniňiz üçin sag boluň.Çäkli CSS goldawy bilen brauzer wersiýasyny ulanýarsyňyz.Iň oňat tejribe üçin täzelenen brauzeri ulanmagy maslahat berýäris (ýa-da Internet Explorer-de Gabat geliş tertibini öçüriň).Mundan başga-da, dowamly goldawy üpjün etmek üçin sahypany stil we JavaScript-de görkezýäris.
Birbada üç slaýdyň karuselini görkezýär.Bir gezekde üç slaýddan geçmek üçin Öňki we Indiki düwmelerini ulanyň ýa-da bir gezekde üç slaýddan geçmek üçin slaýder düwmelerini ulanyň.
Duplex 2205 poslamaýan polatdan (DSS) adaty dupleks gurluşy sebäpli gowy poslama garşylygy bar, ýöne barha güýçlenýän CO2 bolan nebit we gaz gurşawy dürli derejedäki poslama sebäp bolýar, esasanam çukur, bu nebitiň we tebigylygyň howpsuzlygyna we ygtybarlylygyna çynlakaý howp salýar. gaz goýmalary.gazy ösdürmek.Bu işde suwa çümdürmek synagy we elektrohimiki synag lazer konokok mikroskopiýasy we rentgen fotoelektron spektroskopiýasy bilen bilelikde ulanylýar.Netijeler 2205 DSS goýmak üçin ortaça kritiki temperaturanyň 66,9 ° C bolandygyny görkezdi.Temperatura 66,9 than-dan ýokary bolanda, çukuryň döwülmegi potensialy, passiwasiýa aralygy we öz-özüni poslamak mümkinçiligi azalýar, passiwasiýa häzirki dykyzlygy ýokarlanýar we çukur duýgurlygy ýokarlanýar.Temperaturanyň hasam ýokarlanmagy bilen, 2205 DSS kuwwatly ýaýyň radiusy peselýär, ýerüsti garşylyk we zarýad geçiriş garşylygy kem-kemden azalýar, önümiň film gatlagynda n + p-bipolýar aýratynlyklary bolan donor we kabul ediji göterijileriň dykyzlygy hem ýokarlanýar, filmiň içki gatlagynda Cr oksidleriniň mukdary azalýar, daşky gatlakdaky Fe oksidleriniň mukdary köpelýär, film gatlagynyň dargamagy ýokarlanýar, durnuklylyk azalýar, çukurlaryň sany we gözenegiň ululygy ýokarlanýar.
Çalt ykdysady we jemgyýetçilik ösüşi we sosial ösüş şertlerinde nebit we gaz çeşmelerine bolan isleg artýar we nebit-gaz ösüşini has agyr şertler we daşky gurşaw bilen günorta-günbatar we deňiz sebitlerine geçmäge mejbur edýär, şonuň üçin iş şertleri çukur turbalary barha agyrlaşýar..Orationaramazlaşma 1,2,3.Nebit we gaz gözleg pudagynda, öndürilen suwuklykda CO2 4 we duzlulyk we hlor mukdary 5, 6 köpelse, adaty 7 uglerod polat turbasy poslama inhibitorlary turba simine sokulsa-da, çynlakaý poslama sezewar bolýar, poslama täsir edip bolmaýar polat indi gaty poslaýjy CO28,9,10 gurşawynda uzak möhletli işlemegiň talaplaryny kanagatlandyryp bilmez.Gözlegçiler has gowy poslama garşylygy bilen iki gezek poslamaýan polatdan (DSS) ýüz tutdular.Polatdaky ferrit we austenitiň düzümi 2205 DSS, ajaýyp mehaniki häsiýetlere we poslama garşylygy, ýerüsti passiw filmi dykyz, ajaýyp poslama garşylygy bar, bahasy nikel esasly erginlerden 11 arzan. . hyzmatda.
Häzirki wagtda ýurtda we daşary ýurtlarda CO2- we Cl-piting poslama 2205 DSS-iň köp gözlegleri geçirildi [16,17,18].Ebrahimi19, NaCl erginine kaliý dihromat duzuny goşmagyň 2205 DSS çukurynyň öňüni alyp biljekdigini we kaliý dihromatynyň konsentrasiýasynyň ýokarlanmagynyň 2205 DSS çukurynyň kritiki temperaturasyny ýokarlandyrýandygyny anyklady.Şeýle-de bolsa, 2205 DSS-iň çukur potensialy, NaCl-iň kaliý dihromatyna belli bir konsentrasiýasynyň goşulmagy sebäpli ýokarlanýar we NaCl konsentrasiýasynyň ýokarlanmagy bilen azalýar.Han20, 30-dan 120 ° C-e çenli 2205 DSS passiw filmiň gurluşynyň Cr2O3 içki gatlagynyň, FeO daşky gatlagynyň we baý Cr-iň garyndysydygyny görkezýär;temperatura 150 ° C-e ýetende, passiw film pese gaçýar., içki gurluşy Cr2O3 we Cr (OH) 3, daşky gatlak Fe (II, III) oksidi we Fe (III) gidroksidi üýtgeýär.Peguet21, NaCl ergininde S2205 poslamaýan poladyň stasionar çukurynyň, adatça kritiki temperaturadan (CPT) däl-de, üýtgeýän temperatura diapazonynda (TTI) ýüze çykýandygyny anyklady.Thiadi22, NaCl konsentrasiýasynyň artmagy bilen, S2205 DSS-iň poslama garşylygy ep-esli azalýar we ulanylýan potensial näçe negatiw bolsa, materialyň poslama garşylygy şonça-da erbet bolýar diýen netijä geldi.
Bu makalada ýokary duzlulygyň, ýokary Cl– konsentrasiýasynyň we temperaturanyň 2205 DSS-iň poslama häsiýetine täsirini öwrenmek üçin dinamiki potensial skaner, impedans spektroskopiýasy, hemişelik potensial, Mott-Şottki egrisi we optiki elektron mikroskopiýa ulanyldy.we CO2 bolan nebit we gaz şertlerinde 2205 DSS-iň howpsuz işlemegi üçin nazary esas berýän fotoelektron spektroskopiýa.
Synag materialy 2205 DSS (polat derejesi 110ksi) çözülen polatdan saýlanýar we esasy himiki düzümi 1-nji tablisada görkezilýär.
Elektrokimiki nusganyň ululygy 10 mm × 10 mm × 5 mm, ýagy we mutlak etany aýyrmak üçin aseton bilen arassalanýar we guradylýar.Synag böleginiň arka tarapy, mis simiň degişli uzynlygyny birikdirmek üçin lehimlenýär.Kebşirleýişden soň, kebşirlenen synag böleginiň elektrik geçirijiligini barlamak üçin multimetre (VC9801A) ulanyň we işlemeýän ýerini epoksi bilen möhürläň.400 #, 600 #, 800 #, 1200 #, 2000 # kremniy karbid suw çägelerini ulanyň, Ra≤1.6um çişýänçä 0,25um ýalpyldawuk serişdesi bilen polat maşynynyň iş ýüzüni süpüriň we ahyrsoňy termostatda arassalaň we goýuň. .
Üç elektrodly Priston (P4000A) elektrohimiýa iş stansiýasy ulanyldy.Meýdany 1 sm2 bolan platina elektrod (Pt) kömekçi elektrod, DSS 2205 (meýdany 1 sm2) işleýän elektrod hökmünde ulanyldy we salgylanma elektrody (Ag / AgCl) ulanyldy ulanylýar.Synagda ulanylýan model çözgüdi (2-nji tablisa) laýyklykda taýýarlandy.Synagdan ozal ýokary arassa N2 ergini (99,99%) 1 sagatda, soň bolsa ergini deoksigenleşdirmek üçin CO2 30 minutda geçirildi.we çözgütdäki CO2 elmydama doýma ýagdaýynda boldy.
Ilki bilen, synag erginini öz içine alýan bakda goýuň we hemişelik temperaturaly suw hammamyna ýerleşdiriň.Başlangyç temperatura 2 ° C, temperaturanyň ýokarlanmagy 1 ° C / min, temperatura diapazony gözegçilikde saklanýar.2-80 ° C.Selsiý.Synag hemişelik potensialdan başlaýar (-0.6142 Vs.Ag/AgCl) we synag egrisi It egri.Kritiki çukur temperaturasynyň synag standartyna görä, egrini bilip bolýar.Häzirki dykyzlygyň 100 μA / cm2 çenli ýokarlanýan temperaturasyna kritiki çukur temperaturasy diýilýär.Çukur üçin ortaça kritiki temperatura 66,9 ° C.Polýarizasiýa egrisi we impedans spektri üçin synag temperaturalary degişlilikde 30 ° C, 45 ° C, 60 ° C we 75 ° C saýlandy we mümkin gyşarmalary azaltmak üçin synag şol bir nusga şertlerinde üç gezek gaýtalandy.
Eritmä sezewar bolan demir nusgasy, katod potensialynda (-1.3 V) 5 minutlap, nusganyň iş ýüzünde emele gelen oksid filmini ýok etmek üçin potensiodinamiki polýarizasiýa egrisini barlamazdan ozal, soň bolsa açyk zynjyr potensialynda polýarlaşdyryldy. Poslama naprýa .eniýesi gurulýança 1 sag.Dinamiki potensial polýarizasiýa egrisiniň skaner tizligi 0.333mV / s, skan aralyk potensialy bolsa OCP vs -0.3 ~ 1.2V derejesinde kesgitlenildi.Synagyň takyklygyny üpjün etmek üçin şol bir synag şertleri 3 gezek gaýtalandy.
Impedans spektr synag programma üpjünçiligi - Wersa studiýasy.Synag ilkinji gezek durnukly açyk zynjyr potensialynda geçirildi, üýtgeýän bozulma naprýa .eniýesiniň amplitudasy 10 mV, ölçeg ýygylygy 10–2-105 Hz aralygynda kesgitlenildi.synagdan soň spektr maglumatlary.
Häzirki wagt egri synag prosesi: anodiki polýarizasiýa egrisiniň netijelerine görä dürli passiwasiýa potensialyny saýlaň, hemişelik potensialda egrini ölçäň we film derňewi üçin ýerleşdirilen egriniň ýapgytlygyny hasaplamak üçin goşa logarifm egrisine laýyk geliň.passiw filmi emele getirmegiň mehanizmi.
Açyk zynjyryň naprýa .eniýesi durnuklaşandan soň, Mott-Schottky egrilik synagyny geçiriň.Mümkin bolan skaner aralygy 1.0 ~ -1.0V (vS.Ag/AgCl), skaner tizligi 20mV / s, synag ýygylygy 1000Hz, 5mV tolgundyryjy signal.
2205 DSS film döredilenden soň ýerüsti passiw filminiň düzümini we himiki ýagdaýyny barlamak we ýokary programma üpjünçiligini ulanyp ölçeg maglumatlarynyň iň ýokary derejeli işleýşini barlamak üçin rentgen fotoelektron spektroskopiýa (XPS) (ESCALAB 250Xi, Angliýa) ulanyň.atom spektrleriniň we degişli edebiýatlaryň maglumat bazalary bilen deňeşdirilende23 we C1 (284.8 eV) ulanyp kalibrlenendir.Poslama morfologiýasy we nusgalardaky çukurlaryň çuňlugy ultra çuň optiki sanly mikroskop (Zeiss Smart Zoom5, Germaniýa) bilen häsiýetlendirildi.
Nusga hemişelik potensial usul bilen şol bir potensialda (-0.6142 V rel. Ag / AgCl) synag edildi we poslama tok egrisi wagt bilen hasaba alyndy.CPT synag standartyna görä, temperaturanyň ýokarlanmagy bilen polýarizasiýa tok dykyzlygy kem-kemden ýokarlanýar.1, 100 g / L Cl– we doýgun CO2 bolan simulirlenen erginde 2205 DSS-iň kritiki çukur temperaturasyny görkezýär.Erginiň pes temperaturasynda synag wagtynyň köpelmegi bilen häzirki dykyzlygyň iş ýüzünde üýtgemeýändigini görmek bolýar.Erginiň temperaturasy belli bir gymmata ýetende, häzirki dykyzlyk çalt ýokarlandy, bu erginiň temperaturasynyň ýokarlanmagy bilen passiw filmiň eremeginiň tizliginiň ýokarlanandygyny görkezýär.Gaty erginiň temperaturasy 2 ° C-den 67 ° C-e çenli ýokarlananda, 2205DSS polýarizasiýa tok dykyzlygy 100µA / cm2-e çenli ýokarlanýar we 2205DSS-iň ortaça kritiki temperaturasy 66,9 ° C, takmynan 16,6 ° C bolýar. 2205DSS-den ýokarydyr.standart 3,5 wt.% NaCl (0.7 V) 26.Kritiki çukur temperaturasy, ölçelen wagty ulanylýan potensiala baglydyr: ulanylýan potensial näçe pes bolsa, ölçenen kritiki çukur temperaturasy şonça ýokarydyr.
100 g / L Cl– we doýgun CO2 bolan simulirlenen erginde 2205 dupleks poslamaýan poladyň kritiki temperatura egrisini ýerleşdirmek.
Injirde.2, dürli temperaturada 100 g / L Cl- we doýgun CO2 bolan simulirlenen erginlerde 2205 DSS-iň impedans meýilnamalaryny görkezýär.Dürli temperaturada 2205DSS-iň Nyquist diagrammasynyň ýokary ýygylykly, orta ýygylykly we pes ýygylykly garşylyk-kuwwatlyk ýaýlaryndan we garşylyk-sygymlylyk ýaýlarynyň ýarym tegelek däldigini görmek bolýar.Kuwwatly ýaýyň radiusy passiw filmiň garşylyk bahasyny we elektrod reaksiýasy wagtynda zarýad geçiriş garşylygynyň bahasyny görkezýär.Kuwwatly ýaýyň radiusy näçe uly bolsa, eritmede metal substratyň poslama garşylygy şonça gowy bolar diýip kabul edilýär27.30 ° C ergin temperaturasynda, Nyquist diagrammasyndaky kuwwatly ýaýyň radiusy we impedans modulynyň diagrammasyndaky faza burçy | Z |Bode iň ýokary we 2205 DSS poslama iň pesdir.Erginiň temperaturasynyň ýokarlanmagy bilen | Z |impedans moduly, ýaý radiusy we ergin garşylygy peselýär, üstesine-de, aralyk ýygylyk sebitinde faza burçy 79 from 58 decre çenli azalýar, giň pik we dykyz içki gatlak we seýrek (gözenekli) daşky gatlak esasydyr birmeňzeş passiw filmiň aýratynlyklary28.Şonuň üçin temperaturanyň ýokarlanmagy bilen, metal substratyň üstünde emele gelen passiw film eräp, ýarylýar, bu substratyň gorag aýratynlyklaryny gowşadýar we materialyň poslama garşylygyny peseldýär29.
Impedans spektr maglumatlaryna gabat gelmek üçin ZSimDeme programma üpjünçiligini ulanyp, ekwiwalent zynjyr 330-njy suratda görkezilýär, bu ýerde Rs simulirlenen çözgüdiň garşylygy, Q1 filmiň kuwwaty, Rf döredilen passiw filmiň garşylygy, Q2 iki esse gatlagyň sygymlylygy we Rct zarýad geçiriş garşylygydyr.Tablisa ýerleşdirmegiň netijelerinden.3, simulirlenen erginiň temperaturasynyň ýokarlanmagy bilen n1-iň bahasynyň 0.841-den 0.769-a çenli peselýändigini görkezýär, bu iki gatly kondensatorlaryň arasyndaky boşlugyň we dykyzlygyň peselmegini görkezýär.Zarýad beriş garşylygy Rct kem-kemden 2.958 × 1014-den 2,541 × 103 Ω sm2-e çenli azaldy, bu materialyň poslama garşylygynyň kem-kemden azalýandygyny görkezýär.Rs ergininiň garşylygy 2.953-den 2.469 Ω cm2-e çenli peseldi we passiw filmiň sygymlylygy Q2 5.430 10-4-den 1.147 10-3 Ω cm2-e çenli azaldy, erginiň geçirijiligi ýokarlandy, passiw filmiň durnuklylygy peseldi we passiw filmiň ýok edilmegini çaltlaşdyrýan Cl-, SO42- we ş.m.) çözgüdi ýokarlanýar.Bu, film garşylygy Rf-iň (4662-den 849 Ω sm2) peselmegine we iki gezek poslamaýan poladyň üstünde emele gelen polýarizasiýa garşylygy Rp (Rct + Rf) peselmegine getirýär.
Şonuň üçin erginiň temperaturasy DSS 2205-iň poslama garşylygyna täsir edýär. Erginiň pes temperaturasynda katod bilen anodyň arasynda Fe2 + bar bolan reaksiýa prosesi bolup geçýär, bu bolsa çalt dargamagyna we poslamagyna kömek edýär. anod, şeýle hem ýer ýüzünde emele gelen filmiň passiwligi, has doly we has dykyzlygy, çözgütleriň arasynda has uly garşylyk zarýady geçirilmegi, metal matrisanyň dargamagyny haýalladýar we poslama garşylygy has gowy görkezýär.Erginiň temperaturasy ýokarlanansoň, zarýad geçirişine garşylyk peselýär, ergindäki ionlaryň arasyndaky reaksiýa tizlenýär we agressiw ionlaryň ýaýramagy tizlenýär, şonuň üçin başlangyç poslama önümler ýene-de emele gelýär. metal substratyň üstündäki substrat.Has inçe passiw film substratyň gorag aýratynlyklaryny gowşadýar.
Injirde.4-nji suratda 100 g / L Cl– we dürli temperaturada doýgun CO2 bolan simulirlenen erginlerde 2205 DSS-iň dinamiki potensial polýarizasiýa egrileri görkezilýär.Suratdan görmek bolýar, potensial -0.4-den 0.9 V aralygynda bolanda, dürli temperaturadaky anod egrileriň aç-açan passiw sebitleri bolýar we öz-özüni poslamak potensialy -0,7 -0.5 V. dykyzlygy toky 100 μA / cm233 çenli ýokarlandyrýar, anodyň egrisine adatça çukur potensialy diýilýär (Eb ýa-da Etra).Temperaturanyň ýokarlanmagy bilen passiw aralyk azalýar, öz-özüni poslama potensialy azalýar, poslama tok dykyzlygy ýokarlanýar we polýarizasiýa egrisi sag tarapa süýşýär, bu bolsa simulirlenen erginde DSS 2205 tarapyndan döredilen filmiň işjeňdigini görkezýär. işjeňlik.100 g / l Cl– we doýgun CO2 düzümi, poslama poslama duýgurlygy ýokarlandyrýar, agressiw ionlar bilen aňsatlyk bilen zaýalanýar, bu bolsa metal matrisanyň poslamagyna we poslama garşylygyň peselmegine sebäp bolýar.
4-nji tablisadan temperaturanyň 30 ° C-den 45 ° C-e çenli ýokarlananda, degişli geçiş potensialynyň birneme peselýändigini görmek bolýar, ýöne degişli ululykdaky passiw tok dykyzlygy ep-esli ýokarlanýar, bu passiw filmiň goralýandygyny görkezýär; temperaturanyň ýokarlanmagy bilen şertler ýokarlanýar.Temperatura 60 ° C-e ýetende, degişli çukur potensialy ep-esli azalýar we temperaturanyň ýokarlanmagy bilen bu tendensiýa has aýdyň bolýar.75 ° C-de, nusganyň üstünde metastable çukur poslamasynyň bardygyny görkezýän şekilde ep-esli wagtlaýyn tok pikiniň peýda bolandygyny bellemelidiris.
Şonuň üçin erginiň temperaturasynyň ýokarlanmagy bilen, erginde erän kislorodyň mukdary azalýar, filmiň üstündäki pH bahasy peselýär we passiw filmiň durnuklylygy peselýär.Mundan başga-da, erginiň temperaturasy näçe ýokary bolsa, ergindäki agressiw ionlaryň işjeňligi we substratyň üstki film gatlagyna zeper ýetmegi ýokary bolýar.Film gatlagynda emele gelen oksidler aňsatlyk bilen gaçýar we film gatlagyndaky kationlar bilen reaksiýa berip, eräp bilýän birleşmeleri emele getirýär we çukur ähtimallygyny ýokarlandyrýar.Täzelenen film gatlagy birneme gowşak bolansoň, substrata gorag täsiri pes bolup, demir substratyň poslamagyny ýokarlandyrýar.Dinamiki polýarizasiýa potensial synagynyň netijeleri impedans spektroskopiýasynyň netijelerine laýyk gelýär.
Injirde.5a suratda 100 g / L Cl– we doýgun CO2 bolan model ergininde 2205 DSS üçin egriler görkezilýär.Wagtyň funksiýasy hökmünde passiwasiýa tok dykyzlygy -300 mV (Ag / AgCl bilen deňeşdirilende) 1 sagatda dürli temperaturalarda polýarlaşmadan soň alyndy.Şol bir potensialda we dürli temperaturada 2205 DSS-iň passiwasiýa dykyzlygynyň tendensiýasynyň esasan birmeňzeşdigini görmek bolýar, wagtyň geçmegi bilen kem-kemden azalýar we tekiz bolýar.Temperatura kem-kemden ýokarlanansoň, polýarizasiýa netijelerine laýyk gelýän 2205 DSS passiwasiýa tok dykyzlygy ýokarlandy, bu hem demir substratdaky film gatlagynyň gorag aýratynlyklarynyň ergin temperaturasynyň ýokarlanmagy bilen azalandygyny görkezýär.
Şol bir film emele getiriş potensialynda we dürli temperaturada 2205 DSS potensiostatik polýarizasiýa egrileri.(a) Wagt bilen deňeşdirilende häzirki dykyzlyk, (b) Passiw filmiň ösüş logarifmi.
(1) 34-de görkezilişi ýaly şol bir film emele getiriş potensialy üçin dürli temperaturalarda passiwasiýa tok dykyzlygy bilen wagtyň arasyndaky baglanyşygy öwreniň:
Filmiň emele geliş potensialynda passiwasiýa tok dykyzlygy, A / cm2.A işleýän elektrodyň meýdany, cm2.K - oňa ýerleşdirilen egriniň ýapgytlygy.wagt, s
Injirde.5b, şol bir film döretmek mümkinçiliginde dürli temperaturada 2205 DSS üçin logI we log egrilerini görkezýär.Edebiýat maglumatlaryna görä, 35 çyzyk K = -1 eňňitlerinde, substratyň üstünde emele gelen film gatlagy has dykyz we demir substrata has gowy poslama garşylygy bar.Göni çyzyk K = -0.5 eňňitlerinde, üstünde emele gelen film gatlagy ýumşak, köp ownuk deşikleri öz içine alýar we demir substrata poslama garşylygy pes.30 ° C, 45 ° C, 60 ° C we 75 ° C-de film gatlagynyň gurluşynyň saýlanan çyzykly eňňitlere laýyklykda dykyz gözeneklerden boş gözeneklere üýtgeýändigini görmek bolýar.“Point Defect Model” (PDM) 36,37 laýyklykda synag wagtynda ulanylýan potensialyň häzirki dykyzlyga täsir etmeýändigini görmek bolýar, bu synag wagtynda anod tok dykyzlygynyň ölçegine gönüden-göni täsir edýändigini görkezýär. ýokarlanmagy bilen ýokarlanýar.çözgüdi we 2205 DSS dykyzlygy ýokarlanýar we poslama garşylyk azalýar.
DSS-de emele gelen inçe film gatlagynyň ýarymgeçiriji häsiýetleri onuň poslama garşylygyna täsir edýär38, ýarymgeçirijiniň görnüşi we inçe film gatlagynyň daşaýjy dykyzlygy, C we E kuwwatlylygy bolan DSS39,40 inçe film gatlagynyň ýarylmagyna we çukuryna täsir edýär. potensial inçe film gatlagy MS gatnaşyklaryny kanagatlandyrýar, ýarymgeçirijiniň kosmos zarýady aşakdaky görnüşde hasaplanýar:
Formulada, otag temperaturasynda passiw filmiň geçirijiligi, 1230 deň, ε0 wakuum geçirijiligi, 8,85 × 10–14 F / sm deňdir, E ikinji zarýaddyr (1.602 × 10–19 C) ;ND n görnüşli ýarymgeçiriji donorlaryň dykyzlygy, cm - 3, NA p görnüşli ýarymgeçirijiniň kabul ediji dykyzlygy, cm - 3, EFB tekiz zolakly potensial, V, K Boltzmanyň hemişelik, 1,38 × 10–3 .23 J / K, T - temperatura, K.
Gurnalan çyzygyň ýapgytlygy we kesilmegi ölçenen MS egrisine çyzykly bölünişi, amaly konsentrasiýany (ND), kabul edilen konsentrasiýany (NA) we tekiz zolak potensialyny (Efb) 42 hasaplamak bilen hasaplanyp bilner.
Injirde.6, 100 g / l Cl- öz içine alýan simulirlenen erginde emele gelen we 1 sagatlap potensialda (-300 mV) CO2 bilen doýýan 2205 DSS filmiň üst gatlagynyň Mott-Şottki egrisini görkezýär.Dürli temperaturada emele gelen inçe film gatlaklarynyň hemmesiniň n + p görnüşli bipolýar ýarymgeçirijileriň aýratynlyklaryna eýedigini görmek bolýar.N görnüşli ýarymgeçirijiniň poslamaýan polat kationlaryň passiwasiýa filmi arkaly ergine ýaýramagynyň öňüni alyp bilýän ergin anion seçimliligi bar, p görnüşli ýarymgeçirijiniň kation saýlamasy bar, bu passiw geçelgelerdäki poslaýjy anionlaryň öňüni alyp biler. substratyň üstünde 26.Şeýle hem iki sany egriniň arasynda tekiz geçişiň bardygyny, filmiň tekiz zolakly ýagdaýdadygyny we ýarymgeçirijiniň energiýa zolagynyň ýagdaýyny kesgitlemek we elektrohimiýa baha bermek üçin tekiz zolakly potensial Efb ulanylyp bilinjekdigini görmek bolýar. durnuklylyk43..
5-nji tablisada görkezilen MC egriniň laýyklyk netijelerine görä, çykýan konsentrasiýa (ND) we kabul ediş konsentrasiýasy (NA) we şol bir ululykdaky tekiz zolakly potensial Efb 44 hasaplandy.Ulanylýan daşaýjy tokyň dykyzlygy, esasan, kosmos zarýad gatlagynyň nokat kemçiliklerini we passiw filmiň ýerleşdiriş potensialyny häsiýetlendirýär.Ulanylýan göterijiniň konsentrasiýasy näçe ýokary bolsa, film gatlagy şonça-da döwülýär we substratyň poslamagy ähtimallygy ýokary bolýar45.Mundan başga-da, erginiň temperaturasynyň kem-kemden ýokarlanmagy bilen, film gatlagynda ND emitter konsentrasiýasy 5,273 × 1020 sm-3-den 1,772 × 1022 sm-3-e çenli ýokarlandy we NA öý eýesiniň konsentrasiýasy 4.972 × 1021-den 4.592-e çenli ýokarlandy. 23 1023.sm - injirde görkezilişi ýaly.3, tekiz zolakly potensial 0.021 V-den 0.753 V-a çenli ýokarlanýar, erginde göterijileriň sany köpelýär, ergindäki ionlaryň arasyndaky reaksiýa güýçlenýär we film gatlagynyň durnuklylygy peselýär.Erginiň temperaturasynyň ýokarlanmagy bilen, takmynan çyzygyň eňňidiniň mutlak bahasy näçe kiçi bolsa, erginde göterijileriň dykyzlygy şonça-da köp, ionlaryň arasynda ýaýramagyň tizligi we ion boş ýerleriniň sany şonça köp bolar. film gatlagynyň üstü., şeýlelik bilen metal substraty, durnuklylygy we poslama garşylygy 46,47 peseldýär.
Filmiň himiki düzümi metal kationlaryň durnuklylygyna we ýarymgeçirijileriň işine ep-esli täsir edýär we poslamaýan polatdan ýasalan filmiň emele gelmegine temperaturanyň üýtgemegi möhüm täsir edýär.Injirde.7-nji suratda 100 g / L Cl– we doýgun CO2 bolan simulirlenen erginde 2205 DSS filmiň üstki gatlagynyň doly XPS spektri görkezilýär.Dürli temperaturada çiplerden emele gelen filmlerdäki esasy elementler esasan birmeňzeşdir we filmleriň esasy bölekleri Fe, Cr, Ni, Mo, O, N we C. Şonuň üçin film gatlagynyň esasy bölekleri Fe , Cr, Ni, Mo, O, N we C. Cr oksidleri, Fe oksidleri we gidroksidler we az mukdarda Ni we Mo oksidleri bolan konteýner.
Dürli temperaturada alnan doly XPS 2205 DSS spektri.(a) 30 ° С, (b) 45 ° С, (c) 60 ° С, (d) 75 ° С.
Filmiň esasy düzümi passiw filmdäki birleşmeleriň termodinamiki aýratynlyklary bilen baglanyşykly.Tablisada berlen film gatlagyndaky esasy elementleriň birleşdiriji energiýasyna görä.6, Cr2p3 / 2-iň häsiýetli spektral pikleriniň metal Cr0 (573,7 ± 0.2 eV), Cr2O3 (574.5 ± 0.3 eV) we Cr (OH) 3 (575,4 ± 0. 1 eV) ýaly böleklere bölünendigini görmek bolýar. Cr elementinden emele gelen oksid filmiň poslama garşylygynda we elektrokimiki öndürijiliginde möhüm rol oýnaýan 8a suratda görkezilýär.Film gatlagynda Cr2O3-iň otnositel intensiwligi Cr (OH) 3-den ýokarydyr.Şeýle-de bolsa, gaty ergin temperaturasynyň ýokarlanmagy bilen, Cr2O3-iň otnositel pikiri kem-kemden gowşaýar, Cr (OH) 3-iň otnositel pikiri kem-kemden ýokarlanýar, bu film gatlagynda esasy Cr3 + -iň Cr2O3-den Cr (OH) -e üýtgemegini görkezýär. 3, erginiň temperaturasy ýokarlanýar.
Fe2p3 / 2-iň häsiýetli spektriniň birleşdiriji energiýasy, esasan, Fe0 (706,4 ± 0.2 eV), Fe3O4 (707.5 ± 0.2 eV), FeO (709.5 ± 0.1 eV) we FeOOH (713.1) dört sany ýokary derejeden ybaratdyr. eV) ± 0.3 eV), 8b suratda görkezilişi ýaly, Fe esasan Fe2 + we Fe3 + görnüşinde emele gelen filmde bolýar.FeO-dan Fe2 + aşaky baglanyşyk energiýasynyň iň ýokary nokatlarynda Fe (II) agdyklyk edýär, Fe3O4 we Fe (III) FeOOH birleşmeleri has ýokary baglanyşyk energiýa derejelerinde agdyklyk edýär 48,49.Fe3 + pikiň otnositel intensiwligi Fe2 + -den has ýokary, ýöne ergin temperaturasynyň ýokarlanmagy bilen Fe3 + pikiň otnositel intensiwligi peselýär we Fe2 + pikiň otnositel intensiwligi ýokarlanýar, bu film gatlagynyň esasy maddasynyň üýtgemegini görkezýär Erginiň temperaturasyny ýokarlandyrmak üçin Fe3 + -den Fe2 + -e çenli.
Mo3d5 / 2-iň häsiýetli spektral pikleri esasan Mo3d5 / 2 we Mo3d3 / 243.50 iki sany ýokary pozisiýadan durýar, Mo3d5 / 2 bolsa Mo (227.5 ± 0.3 eV), Mo4 + (228.9 ± 0.2 eV) we Mo6 + (229.4 ± 0.3 eV) ), Mo3d3 / 2-de 8c-nji suratda görkezilişi ýaly Mo (230.4 ± 0,1 eV), Mo4 + (231.5 ± 0,2 eV) we Mo6 + (232, 8 ± 0,1 eV) metal bar, şonuň üçin Mo elementleri üç walentde bar; film gatlagynyň ýagdaýy.Ni2p3 / 2-iň häsiýetli spektral pikleriniň baglanyşdyryjy energiýasy degişlilikde 8g suratda görkezilişi ýaly Ni0 (852,4 ± 0,2 eV) we NiO (854.1 ± 0.2 eV) ybaratdyr.N1s häsiýetli pik, 8-nji suratda görkezilişi ýaly N (399,6 ± 0,3 eV) -den ybarat.Aýratynlykly O1-leriň iň ýokary derejelerine şekilde görkezilişi ýaly O2- (529,7 ± 0,2 eV), OH- (531.2 ± 0,2 eV) we H2O (531,8 ± 0.3 eV) degişlidir, film gatlagynyň esasy bölekleri (OH- we O2 -) esasan film gatlagynda Cr we Fe-nyň okislenmegi ýa-da wodorod okislenmegi üçin ulanylýar.OH-iň ýokary derejesi, temperatura 30 ° C-den 75 ° C-e çenli ýokarlandy.Şonuň üçin temperaturanyň ýokarlanmagy bilen, film gatlagynda O2-iň esasy material düzümi O2-den OH- we O2- üýtgeýär.
Injirde.9-njy suratda 100 g / L Cl– we doýgun CO2 bolan model ergininde dinamiki potensial polýarlaşmadan soň 2205 DSS nusgasynyň mikroskopik ýerüsti morfologiýasy görkezilýär.Dürli temperaturada polýarlaşan nusgalaryň üstünde dürli derejedäki poslama çukurlaryň bardygyny görmek bolýar, bu agressiw ionlaryň ergininde ýüze çykýar we erginiň temperaturasynyň ýokarlanmagy bilen has çynlakaý poslama ýüze çykýar. nusgalaryň üstü.substrat.Her bir meýdana çukur çukurlarynyň sany we poslama merkezleriniň çuňlugy artýar.
100 g / l Cl– we dürli temperaturalarda (a) 30 ° C, (b) 45 ° C, (c) 60 ° C, (d) 75 ° C öz içine alýan model erginlerinde 2205 DSS-iň poslama egrileri.
Şonuň üçin temperaturanyň ýokarlanmagy DSS-iň her bir böleginiň işjeňligini ýokarlandyrar, şeýle hem agressiw gurşawda agressiw ionlaryň işjeňligini ýokarlandyrar, nusga ýüzüne belli bir derejede zeper ýetirer, bu bolsa çukur işjeňligini ýokarlandyrar., poslama çukurlaryň emele gelmegi artar.Önümiň emele geliş tizligi ýokarlanar we materialyň poslama garşylygy 51,52,53,54,55 peseler.
Injirde.10, optiki sanly mikroskopyň aşa ýokary çuňlugy bilen polýarlaşdyrylan 2205 DSS nusgasynyň morfologiýasyny we çuňlugyny görkezýär.Injirden.10a, uly çukurlaryň töwereginde kiçi poslama çukurlaryň hem peýda bolandygyny görkezýär, bu häzirki dykyzlykda poslama çukurlaryň emele gelmegi bilen nusga üstündäki passiw filmiň bölekleýin ýok edilendigini we iň ýokary çuňlugyň 12,9 µm bolandygyny görkezýär.10b suratda görkezilişi ýaly.
DSS has gowy poslama garşylygy görkezýär, esasy sebäbi poladyň üstünde emele gelen filmiň, ýokardaky XPS netijelerine we degişli edebiýatlara görä 13,56,57,58, poladyň üstünde emele gelen filmiň erginde gowy goralmagydyr. aşakdakylardan geçýär Bu Fe we Cr okislenme prosesi.
Fe2 + film bilen çözgüdiň arasyndaky 53 interfeýsde aňsatlyk bilen ereýär we çökýär we katod reaksiýa prosesi aşakdaky ýaly:
Poslanan ýagdaýynda esasan demirden we hrom oksidlerinden we daşarky gidroksid gatlagyndan ybarat iki gatly gurluş filmi emele gelýär we adatça filmiň gözeneklerinde ionlar ösýär.Passiw filmiň himiki düzümi, ýarymgeçiriji häsiýetleri bilen baglanyşykly, Mott-Şottki egrisi bilen subut edilýän, passiw filmiň düzüminiň n + p görnüşli we bipolý häsiýetlere eýe bolandygyny görkezýär.XPS netijeleri passiw filmiň daşky gatlagynyň esasan n görnüşli ýarymgeçiriji häsiýetlerini görkezýän Fe oksidlerinden we gidroksidlerden, içki gatlagyň esasan p görnüşli ýarymgeçiriji häsiýetlerini görkezýän Cr oksidlerinden we gidroksidlerden ybaratdygyny görkezýär.
2205 DSS, ýokary Cr17.54 mazmuny sebäpli ýokary garşylyga eýe we iki taraplaýyn gurluşlaryň arasynda mikroskopik galvaniki poslama sebäpli dürli derejeli çukurlary görkezýär.Poslama poslama DSS-de iň köp ýaýran poslama görnüşlerinden biridir we temperatura poslama poslama häsiýetine täsir edýän möhüm faktorlardan biridir we DSS reaksiýasynyň termodinamiki we kinetiki proseslerine täsir edýär60,61.Adatça, ýokary konsentrasiýaly Cl– we doýgun CO2 bilen simulirlenen erginde, temperatura çukuryň emele gelmegine we stres poslama döwülişinde stres poslama döwülmegi wagtynda çatryklaryň döremegine täsir edýär we çukuryň kritiki temperaturasyna baha berilýär. poslama garşylyk.DSS.Metal matrisanyň temperatura duýgurlygyny görkezýän material, in engineeringenerçilik goşundylarynda material saýlamakda möhüm salgylanma hökmünde ulanylýar.Simulirlenen erginde 2205 DSS-iň ortaça kritiki temperaturasy 66,9 ° C bolup, 3,5% NaCl bolan Super 13Cr poslamaýan polatdan 25,6 ° C ýokarydyr, ýöne iň ýokary çuňlugy 12,9 µm62-e ýetdi.Elektrokimiki netijeler, fazanyň burçunyň we ýygylygynyň ýokarlanýan temperatura bilen keseligine we faza burçunyň 79 ° -dan 58 ° -e çenli azalmagy bilen | Z |1,26 × 104-den 1,58 × 103 Ω sm2-e çenli azalýar.zarýad geçiriş garşylygy Rct 2.958 1014-den 2,541 103 Ω sm2-e çenli azaldy, ergin garşylygy Rs 2.953-den 2.469 Ω sm2-e çenli azaldy, film garşylygy Rf 5.430 10-4 sm2-den 1,147 10-3 sm2-e çenli azaldy.Agressiw erginiň geçirijiligi ýokarlanýar, metal matrisa film gatlagynyň durnuklylygy peselýär, aňsatlyk bilen erýär we ýarylýar.Öz-özüni poslaýan tok dykyzlygy 1,482-den 2.893 × 10-6 A sm-2-e çenli ýokarlandy we öz-özüni poslamak mümkinçiligi -0.532-den -0.621V çenli azaldy.Temperaturanyň üýtgemeginiň film gatlagynyň bitewiligine we dykyzlygyna täsir edýändigini görmek bolýar.
Munuň tersine, Cl-iň ýokary konsentrasiýasy we CO2-iň doýgun ergini, temperaturanyň ýokarlanmagy bilen passiw filmiň üstünde Cl-iň adsorbsion kuwwatyny kem-kemden ýokarlandyrýar, passiw filmiň durnuklylygy durnuksyz bolýar we gorag täsiri substrat gowşaýar we çukura duýgurlygy ýokarlanýar.Bu ýagdaýda eritmede poslaýjy ionlaryň işjeňligi ýokarlanýar, kislorod azalýar we poslanan materialyň üstki filmini çalt dikeltmek kyn, bu bolsa poslaýjy ionlaryň ýer ýüzüne siňmegi üçin has amatly şertleri döredýär.Materiallary azaltmak63.Robinson we başgalar.[64] erginiň temperaturasynyň ýokarlanmagy bilen çukurlaryň ösüş depgininiň çaltlaşýandygyny we erginde ionlaryň ýaýramagynyň tizliginiň ýokarlanýandygyny görkezdi.Temperatura 65 ° C-e ýetende, Klionlary öz içine alýan erginde kislorodyň ermegi katodiki reaksiýa prosesini haýalladýar, çukur tizligi peselýär.Han20, CO2 gurşawynda 2205 dupleks poslamaýan poladyň poslama häsiýetine temperaturanyň täsirini derňedi.Netijeler, temperaturanyň ýokarlanmagy poslama önümleriň mukdaryny we materialyň üstündäki gysyş boşluklarynyň meýdanyny ýokarlandyrandygyny görkezdi.Şonuň ýaly-da, temperatura 150 ° C-e çykanda, üstündäki oksid plyonkasy döwülýär we kraterleriň dykyzlygy iň ýokarydyr.Lu4, passiwden başlap, CO2 bolan geotermiki gurşawda işjeňleşýän 2205 dupleks poslamaýan poladyň poslama häsiýetine temperaturanyň täsirini derňedi.Netijeleri, 150 ° C-den pes synag temperaturasynda emele gelen filmiň amorf gurluşyna, içki interfeýsinde nikel baý gatlagyň bardygyny we 300 ° C temperaturada emele gelen poslama önüminiň nanoskale gurluşynyň bardygyny görkezýär. .-Polikristally FeCr2O4, CrOOH we NiFe2O4.
Injirde.11 - 2205 DSS-iň poslama we film emele gelişiniň diagrammasy.Ulanylmazdan ozal, 2205 DSS atmosferada passiw film döredýär.Cl- we CO2 köp mukdarda erginleri öz içine alýan ergini simulirlän gurşawa çümdürilenden soň, onuň üstüni çaltlyk bilen dürli agressiw ionlar gurşap alýar (Cl-, CO32- we ş.m.).).J. Banas 65, CO2-iň bir wagtyň özünde bar bolan gurşawda, materialyň üstündäki passiw filmiň durnuklylygy wagtyň geçmegi bilen peseler we emele gelen karbon kislotasy passiwdäki ionlaryň geçirijiligini ýokarlandyrar diýen netijä geldi. gatlak.passiw filmde ionlaryň eremeginiň tizlenmegi.passiw film.Şeýlelik bilen, nusga üstündäki film gatlagy dargamak we gaýtadan işlemek dinamiki deňagramlylyk döwründe, Cl- ýerüsti film gatlagynyň emele geliş tizligini peseldýär we filmiň ýanaşyk ýerinde kiçijik çukur çukurlary peýda bolýar. 3-nji suratda görkezilýär.11a we b suratlarda görkezilişi ýaly kiçijik durnuksyz poslama çukurlary bir wagtyň özünde peýda bolýar.Temperaturanyň ýokarlanmagy bilen, film gatlagynda erginli poslaýjy ionlaryň işjeňligi ýokarlanýar we kiçijik durnuksyz çukurlaryň çuňlugy, 11-nji suratda görkezilişi ýaly, film gatlagy aç-açan birine doly girýänçä ýokarlanýar.Ereýän gurşawyň temperaturasynyň hasam ýokarlanmagy bilen, ergindäki erän CO2 düzümi çaltlaşýar, bu erginiň pH bahasynyň peselmegine, SPP üstündäki iň kiçi durnuksyz poslama çukurlarynyň dykyzlygynyň ýokarlanmagyna getirýär. , başlangyç poslama çukurlaryň çuňlugy giňelýär we çuňlaşýar, nusga üstündäki passiw film Galyňlygyň azalmagy bilen, passiw film 11d-nji suratda görkezilişi ýaly çukura has ýykgyn edýär.Elektrokimiki netijeler, temperaturanyň üýtgemeginiň filmiň bitewiligine we dykyzlygyna belli bir derejede täsir edýändigini tassyklady.Şeýlelik bilen, Cl-iň ýokary konsentrasiýasyny öz içine alýan CO2 bilen doýgun erginlerdäki poslama, Cl-67,68 pes konsentrasiýasyny öz içine alýan erginlerdäki poslamadan ep-esli tapawutlanýandygyny görmek bolýar.
Täze filmiň emele gelmegi we ýok edilmegi bilen 2205 DSS poslama prosesi.(a) 1-nji amal, (b) 2-nji amal, (c) 3-nji amal, (d) 4-nji amal.
100 g / l Cl– we doýgun CO2 bolan simulirlenen erginde 2205 DSS-iň ortaça kritiki temperaturasy 66,9 and, iň ýokary çukur çuňlugy 12,9 µm bolup, 2205 DSS-iň poslama garşylygyny peseldýär we çukura duýgurlygyny ýokarlandyrýar.temperaturanyň ýokarlanmagy.
Iş wagty: Fewral-16-2023