ایران ترجمه – مرجع مقالات ترجمه شده دانشگاهی ایران

خوردگی اسیدی شیشه فلزی حجیم با پایه آهن

خوردگی اسیدی شیشه فلزی حجیم با پایه آهن

خوردگی اسیدی شیشه فلزی حجیم با پایه آهن – ایران ترجمه – Irantarjomeh

 

مقالات ترجمه شده آماده گروه متالورژی
مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

مطالعه ۲۰ الی ۱۰۰% رایگان مقالات ترجمه شده

۱- قابلیت مطالعه رایگان ۲۰ الی ۱۰۰ درصدی مقالات ۲- قابلیت سفارش فایل های این ترجمه با قیمتی مناسب مشتمل بر ۳ فایل: pdf انگیسی و فارسی مقاله همراه با msword فارسی -- تذکر: برای استفاده گسترده تر کاربران گرامی از مقالات آماده ترجمه شده، قیمت خرید این مقالات بسیار کمتر از قیمت سفارش ترجمه می باشد.  

چگونگی سفارش

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه (شماره حساب) ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.com شامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر -- مقالات آماده سفارش داده شده عرفا در زمان اندک یا حداکثر ظرف مدت چند ساعت به ایمیل شما ارسال خواهند شد. در صورت نیاز فوری از طریق اس ام اس اطلاع دهید.

قیمت

قیمت این مقاله: ۱۸۰۰۰ تومان (ایران ترجمه - irantarjomeh)

توضیح

بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.

 

مقالات ترجمه شده متالورژی - ایران ترجمه - irantarjomeh

خوردگی اسیدی شیشه فلزی حجیم با پایه آهن

شماره       
۶۱
کد مقاله
MTL061
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
فرآیند خوردگی اسیدی شیشه فلزی حجیم با پایه آهن
نام انگلیسی
Acid corrosion process of Fe-based bulk metallic glass
تعداد صفحه به فارسی
۵۰
تعداد صفحه به انگلیسی
۱۰
کلمات کلیدی به فارسی
A. آلیاژ ،A. آهن، B. AFM، B.کاهش وزن، C. خوردگی اسیدی، C. ساختارهای بی ریخت
کلمات کلیدی به انگلیسی
A. Alloy, A. Iron, B. AFM, B. Weight loss, C. Acid corrosion, C. Amorphous structures
مرجع به فارسی
انستیتو حالت جامد و تحقیقات مواد لیبنیز، آلمان
علوم خوردگی
الزویر
مرجع به انگلیسی
Corrosion Science; Leibniz Institute for Solid State and Materials Research IFW Dresden, Germany; Elsevier
سال
۲۰۱۲
کشور
آلمان

خوردگی اسیدی شیشه فلزی حجیم با پایه آهن

 

فرآیند خوردگی اسیدی شیشه فلزی حجیم با پایه آهن
چکیده
برای شیشه فلزی حجیم (Fe۴۴.۳Cr۵Co۵Mo۱۲.۸Mn۱۱.۲ C۱۵.۸B۵.۹)۹۸.۵Y۱.۵ این موضوع نشان داده شده است که C نقش مهمی را در فرآیند خوردگی اسیدی به عهده دارد. غوطه ور سازی در ۰٫۵ M H۲SO۴ یا ۱ M HCl سبب حصول سرعت ثابت خوردگی همراه با تشکیل یک لایه غنی از C قابل نفوذ و سست می شود. ناحیه زیرین شیشه دارای خوردگی نشان دهنده ویژگی های ریخت شناختی بر روی مقیاس میکرو و نانومتر می باشد. ویژگی های نانو مقیاس از طریق انحلال گزینشی تشریح می شوند که در آن C به عنوان یک مولفه کند اصلی به حساب می آید. ویژگی های میکرو مقیاس در ارتباط با فرآیند حفره- مانند می باشد. این موضوع نیز مشخص شده است که در محیط طبیعی AFM به عنوان یک ابزار قدرتمند جهت مجسم سازی رویه ارزیابی اولیه «میکرو- حفره» مطرح می باشد.

کلمات کلیدی: A. آلیاژ ،A. آهن، B. AFM، B.کاهش وزن، C. خوردگی اسیدی، C. ساختارهای بی ریخت

خوردگی اسیدی شیشه فلزی حجیم با پایه آهن

 

 
۱- مقدمه
شیشه های فلزی با پایه آهن غالبا به واسطه عملکرد مغناطیسی نرم بسیار عالی آنها ، همراه با مقاومت کاملا ممتاز در برابر خوردگی و نیروی مکانیکی آنها شناخته شده اند [۳-۱] علیرغم این ویژگی های بسیار ممتاز، استفاده آنها در گذشته به واسطه ضخامت کوچک نمونه که از طریق فرآیند انجماد سریع حاصل می گردید، محدود شده بود. در طی دهه گذشته، پیشرفت در طراحی کامپوزیت های آلیاژی منجر به ایجاد نسل جدیدی از شیشه های فلزی حجیم با پایه آهن (GFA) با قابلیت شکل گیری ممتاز شیشه (BMG) و خواص کاملا مناسب مکانیکی شده است [۴]. چنین ویژگی هایی آنها را در حال حاضر به عنوان مواد بالقوه برای ساخت و ساز مطرح می نماید. با این وجود، ویژگی مهم دیگر آن در زمینه کاربرد پذیری هر نوع ماده رفتار خوردگی آن می باشد. بنابراین، یکی از برجسته ترین BMG با پایه آهن همراه با قطر بحرانی قابل توجه، یعنی ۱۲ میلیمتر، و مقاومت در برابر شکستگی تا حدودا  GPa۳ ~ [۴] جهت بررسی های خوردگی با جزئیات آن انتخاب شد.
مطالعات بسیاری در ارتباط با رفتار خوردگی شیشه های با پایه آهن پس از تحقیقات انجام شده به وسیله ناکا و همکارانش [۵] محقق شده است که خود معرف مقاومت ممتاز چندین آلیاژ بی ریخت در برابر خوردگی، در مقایسه با فولاد ضد زنگ می باشد. غالب آنها بر روی ایجاد آلیاژهایی با مقاومت عالی در برابر خوردگی تمرکز داشته است و در حقیقت یک نوع مقاومت فوق العاده ای برای چندین آلیاژ که حاوی مقادیر زیادی از کربن و مولیبدن (Cr و Mo) همانند Fe–۲۵Cr–۱۵Mo–۱۸C با GFA اندک که قابلیت اثر ناپذیر سازی خودبخودی در ۱۲ M HCl در دمای ۶۰  درجه سلسیوس را دارد [۲]. اخیرا، تحقیقات عمدتا بر روی مشخص نمودن ویژگی های مربوط به رفتار خوردگی آلیاژها متمرکز بوده اند که از نقطه نظر حرارتی به عنوان پوشش اسپری شده و به کار گرفته شده اند [۶-۸]، آن هم در مطالعه مرتبط با اثر تبدیل حالت شیشه ای به حالت بلوری [۹-۱۰] و همچنین در خصوص درک تاثیر گوناگونی های ترکیبی بر روی فرآیند حفره زایی [۱۱]. غالب این مطالعات بر روی اثر ناپذیر و فرآیندهای خوردگی موضعی تمرکز داشته اند. با این وجود، تاکنون توجه چندانی به فرآیندهای انحلال فعال که برای شیشه های فلزی حجیم با پایه آهن جدید با غلظتهای نسبتا کم از عناصر غیر فعال ساز مانند Cr از اهمیت ویژه ای برخوردارند، نشده است. جهت درک بهتر این فرآیندها مطالعات پدیده شناختی مفصل تری مورد نیاز می باشند. به علاوه در مطالعات قبلی توجه چندانی نیز به نقش شبه فلزات در فرآیند خوردگی شیشه های با پایه ای آهن نشده است، با وجود آنکه غلظت آنها کاملا قابل توجه می باشد، یعنی غالبا در محدود ۲۰ الی ۳۰ درصد اتمی. در این مطالعه این موضوع نشان داده خواهد شد که علی الخصوص C (کربن) نقش مهمی را ایفا می نماید.
برای آلیاژهای چند بلوری کلاسیک، مورفولوژی یا ریخت شناسی سطوح دارای خوردگی بر مبنای ناهنجاری های سطحی ناهمگنی شیمیایی نظیر جهت گیری بلور، جابجا شدگی، کرانه های دانه ای، فازهای ثانویه و غیره می باشد. این موارد از نقطه نظر محلی مشخص کننده سرعت های خوردگی مختلف می باشد. مناطق سطحی که با سرعت بالاتری دچار خوردگی می شوند به صورت گودی ها یا شیارهای دره مانند پدیدار شده، در حالیکه سطوحی که با سرعت کمتری دچار خوردگی می شوند به صورت تپه هایی پدیدار می گردند. در تضاد با آلیاژهای بلورین، آلیاژهای بی ریخت دارای ویژگی های ساختاری و شیمیایی ایده آل نبوده و بنابراین آنها از نقطه نظر ساختاری و شیمیایی به عنوان مواد همگن به شمار می آیند. بر این مبنا سوالاتی مطرح می گردند: چگونه یک فرآیند خوردگی فعال بر روی سطحی نظیر یک آلیاژ بی ریخت همگن آغاز می شود و چگونه ریخت شناسی چنین سطح در حال خوردگی، تکامل می یابد؟ به منظور آنالیز این موضوع، مطالعات ریخت شناختی بر روی سطح میکرو و مقیاس نانو با استفاده از تکنیک های مشاهداتی داخل محلی و خارج محلی ضروری می باشند. تنها میزان اندکی از این مطالعات تاکنون برای شیشه های فلزی گزارش شده اند. به طور مثال، گرین و همکارانش [۱۲] مراحل اولیه حفره زایی بر روی سطوح  را به صورت طبیعی به کمک میکروسکوپ نوری بررسی نمودند. در مطالعه دیگر، وانگ  و همکارانش [۱۳] از میکروسکوپی نیروی اتمی (AFM) جهت توصیف و مقایسه مورفولوژی سطوح بی ریخت و بلورین  استفاده نموده تا آنکه قابلیت تشخیص و درک پدیده فروریزش لایه های غیر فعال وجود داشته باشد. در مورد شیشه های با پایه آهن، مشاهدات سیر تکامل ریخت شناسی سطوح خوردگی غالبا محدود به مشاهدات SEM سطوح آلیاژ به صورت خارج از محل بوده است که این سطوح عمدتا در معرض پدیده حفره زایی ناشی از درز محدود بوده است [۱۴-۲۰]. ها و همکارانش در مقیاس نانو فرآیند خوردگی یک فویل TEM شیشه فلزی حجیم  در ۶ M HCl را مورد بررسی قرار داده و انحلال یا تجزیه ترجیحی یا ممتاز ناهمگنی های شیمیایی را مشاهده نمودند، همانند حالت جزیره شدگی یا منفک شدگی غنی از Y-Mo با اندازه نانو [۹].
در دو مورد از مقالات قبلی، ما در ابتدا بررسی هایی را بر روی خوردگی آزاد، غیر فعال شدگی و حفره زایی مواد شیشه ای حجیم آلیاژهای (Fe۴۴.۳Cr۵Co۵Mo۱۲.۸Mn۱۱.۲ C۱۵.۸B۵.۹)۹۸.۵Y۱.۵ را مشاهده نمودیم [۲۱، ۲۲]. این نکته معلوم شده که توانایی غیر فعال شدگی در محلول های خنثی و قلیایی به میزان زیادی وجود دارند، اما این توانایی در محلول های اسیدی اندک می باشد. این آلیاژ مقاومت بالایی را در برابر حفره زایی در الکترولیت های حاوی  خنثی نشان داده است. ذرات بلورین غنی از اکسید Y نانو اندازه شناسایی شدند و خوردگی مستقر ترجیحا در زمینه بی ریخت مجاور آغاز شد. با این وجود، این آلیاژ مقاومت بالایی را در خصوص انتشار آتی رخدادهای انحلال موضعی از خود نشان داده است. هدف از تحقیق جاری آنالیز فرآیند خوردگی با جزئیات بیشتر در این آلیاژ با توجه به الکترولیت های اسیدی می باشد که توجه خاصی بر روی سیر تکامل مورفولوژی سطح نیز مدنظر خواهد بود. این موضوع نشان داده خواهد شد که واکنش های تجزیه یا انحلال خود سبب ایجاد ویژگی های موروفولوژیکی مشخصه سطح آلیاژ شیشه با توجه به مقیاس میکرو و نانو مقیاس خواهد شد. برای اولین بار، این مورد در محیط طبیعی نشان داده شده است که AFM به عنوان یک روش قدرتمند جهت بررسی این پدیده خوردگی برای شیشه های فلزی به شمار می آید. این موضوع نیز تشخیص داده شد که این ویژگی ها بر روی مقیاس میکرو به وسیله یک فرآیند حفره زایی- مانند تشکیل می گردد. جهت تصدیق این موضوع که آیا چنین فرآیندی تحت تاثیر یون های  قرار دارد یا خیر، بررسی هایی در محلولهای دارای آنیون های  و فاقد این آنیونها انجام شد.

خوردگی اسیدی شیشه فلزی حجیم با پایه آهن

 

۲- بخش تجربی
۲-۱٫ آماده سازی نمونه
شمش های خام با توجه به ترکیب اسمی (Fe۴۴.۳Cr۵Co۵Mo۱۲.۸Mn۱۱.۲ C۱۵.۸B۵.۹)۹۸.۵Y۱.۵  (درصد اتمی) از طریق ذوب القایی مواد خالصی چون Fe, Co, Cr, Mo, Mn, C و پیش آلیاژهای Fe۶۴B۵۴ و Fe۳۴Y۶۶ تحت اتمسفر خالص شده آرگون تهیه شدند. از این شمش ها، میله هایی با قطر ۳ میلیمتر و طول ۵۰ میلیمتر به وسیله ریخته گری تزریقی با استفاده از یک قالب mm ۱ سرد شده با آب تحت اتمسفر آرگون تهیه گردید. قطعاتی با ضخامت یک میلیمتر برای بررسی های تشریح شده ذیل بریده و استفاده شدند (به جز پلاریزاسیون یا قطبیدگی الکتروشیمیایی). پس از آماده سازی نمونه، وضعیت شیشه ای حجیم آن به وسیله پراش اشعه X (XRD)، میکروسکوپ الکترونی با قابلیت پویش با تفکیک بالا (HRSEM)، میکروسکوپ انتقال الکترون با تفکیک بالا (HRTEM) و گرماسنج پویشی تفاضلی (DSC) تایید شدند. به وسیله HRSEM و HRTEM ذرات نانو اندازه اکسید- Y که به صورت تصادفی رخ می دهند و در زمینه شیشه ای حجیم محاط شده اند، مشاهده شدند. این نقص های بلورین و تاثیر آنها بر روی فرآیندهای خوردگی در دو مقاله قبلی گزارش شد [۲۱، ۲۲].
۲-۲٫ اندازه گیریهای کاهش وزن
نمونه ها برای اندازه گیریهای کاهش وزن به صورت مکانیکی با استفاده از کاغذ سمباده SiC از نمره درشت دانه ۴۰۰ تا ۴۰۰۰ آسیاب شده و سپس با استفاده از یک سوسپانسیون الماسی یک میکرومتر پولیش شد. متعاقبا، این نمونه ها به صورت ماورای صوت در اتانول به مدت ۵ دقیقه تمیز شده و با استفاده از آب مقطر شستشو داده شدند. پس از وزن کشی اولیه و اندازه گیری مساحت سطح، آنها در ۰٫۵ M H۲SO۴ و ۱ M HCl غوطه ور شدند. نمونه ها به صورت دوره ای از محلول آزمایشی بیرون آورده شدند (به شکل ۱ جهت مشاهده مدت های دقیق رجوع شود)، و سپس با مقطر شستشو داده شده و وزن آنها مشخص گردیده و از نقطه نظر میکروسکوپی مورد بررسی قرار گرفته و مجددا غوطه ور گردیدند. محصولات خوردگی در هیچ یک از مراحل واسطه ای برداشت نشدند. آنها تنها در انتهای فرآیند پس از انجام آخرین مرحله وزن کشی حذف گردیدند، آن هم برای بررسی های میکروسکوپی سطح زیرین آلیاژ. برای اندازه گیریهای وزنی، یک ترازوی تجزیه ای Mettler Toledo AX205 با افزایش وزنهایی به کوچکی ۰۱/۰ میلی گرم به کار گرفته شد. طیف سنجی جرمی پلاسمای جفت شده القایی (ICP-MS) برای تعیین میزان Fe, Cr, Co, Mo, Mn, B  و Y انتشار یافته در محلول ۰٫۵ M H۲SO۴ پس از ۲۴ ساعت به کار گرفته شد. ۵ آزمایش مستقل تحت شرایط مشابه انجام شدند. نتایج ارائه شده در اینجا به وسیله آنالیز آماری با انجام ۵ آزمایش مشخص گردیدند.
۲-۳٫ مطالعات الکتروشیمیایی
برای مطالعات الکتروشیمایی یک نمونه میله ای با طول ۱۵ میلیمتر به صورت الکتریکی به یک سیم عایق متصل شده و در یک رزین اپوکسی قرار گرفته به گونه ای که تنها سطح مقطع آن به صورت آزاد باقی بماند. قبل از هر آزمایش، سطح نمونه با استفاده از کاغذ سمباده نمره ۴۰۰ تا ۴۰۰۰ آسیاب شده و سپس با استفاده از سوسپانسیون الماسی یک میکرومتر پولیش گردید. اندازه گیری ها در  ۰٫۵ M H۲SO۴ (pH 0.3) و ۱ M HCl (pH 0.1) انجام شدند. بر این مبنا واسطه الکتروشیمیایی SI 1287  به کار گرفته شد. این مجموعه به یک سل با آرایش سه الکترودی، با Pt خالص به عنوان الکترود شمارنده و یک الکترود کالومل اشباع (SCE) (E = 241 mV در برابر SHE) به عنوان الکترود مرجع، متصل شد. این الکترودها با استفاده از N۲ به مدت یک ساعت قبل و بعد از اندازه گیری تمیز شدند. پس از بررسی پتانسیل مدار باز (OCP) برای یک ساعت، اندازه گیریهای قطبیدگی پتانسیودینامیک و پتانسیواستاتیک به روش آندی انجام شد. قطبیدگی دینامیکی به روش کاتدی آغاز گردید (حدودا -۱۰۰ mV در برابر OCP) و به صورت خطی در مسیر آندی با سرعت ۰٫۲ mV s جاروب شد تا نشر اکسیژن آغاز شود یا چگالی جریان به حد ۱۰۰mA cm برسد. به منظور داشتن نتایج با قابلیت اطمینان بالا، کلیه اندازه گیریهای الکتروشیمیایی حداقل دو بار انجام شدند.
۲-۴٫ بررسی های میکروسکوپی
پس از مطالعات انتخابی تحت مدار باز یا شرایط قطبیدگی آندی، ریخت شناسی یا مورفولوژی سطوح خورده شده با جزئیات آن مورد آنالیز قرار گرفت. همان گونه که می توان آن را مشاهده نمود، غوطه ور سازی آلیاژ شیشه ای حجیم برای مدت های زمان طولانی همانند ۲۰۰ روز، در H۲SO۴ یا HCl سبب ایجاد یک لایه ضخیم محصولات خوردگی می گردد که خود موجب مات شدن سطح نمونه خواهد شد. به منظور حذف این حالت، نمونه ها برای مدت ۵ دقیقه در آب دو تقطیره تحت فرآوری فراصوتی یا ماورای صوت قرار گرفتند. متعاقبا بررسی های مربوطه با استفاده از میکروسکوپ نوری سبک (LOM)، میکروسکوپ الکترون پویشی با تفکیک با (HRSEM) و (AFM) استفاده شد. HRSEM همراه با یک دستگاه۱۵۳۰  Gemini Leo به کار گرفته شد. AFM نیز با استفاده از یک دستگاه Park XE-100 به شیوه غیر تماسی به کار گرفته شد.
۲-۵٫ طیف بینی X-ray
بررسی های شیمی سطح، همانند ترکیب اولیه و حالت اکسیداسیون اجزا، نمونه های خورده شده با استفاده از طیف بینی فوتوالکترون اشعه X (XPS). این فرآیند با استفاده از طیف سنج PHI 5600 CI انجام گردید (الکترونیک فیزیکی). آنالیزگر با انرژی عبوری ۵eV عمل می نماید. از تابش تکفام Al-Kα  (۱۴۸۶٫۶eV, 350W) برای برانگیختگی استفاده شد. جهت به حداقل رسانی باردار شدن سطحی، یک تفنگ غنی از الکترون با انرژی کم (تقریبا ) به کار گرفته شد. برای مقایسه، کلیه طیف ها به صورت مضاعف با استفاده از انرژی پیوندی با توجه به پیک C1s اصلی در ۲۸۴٫۸ eV (C–C, C–H) تصحیح شدند. ارزیابی غلظت اتمی با استفاده از عامل های حساسیت تک عنصری استاندارد انجام شد. خطای احتمالی به واسطه این فرآیند محاسبه ساده و همچنین به واسطه ناهمگنی های احتمالی در مساحت سطح را می بایست مدنظر قرار داد. به منظور انجام آنالیزهایی در عمق های مختلف، در یک مساحت mm۲ ۲×۲ با استفاده از یون های آرگون، ، با شدت  و ولتاژ تسریع keV ۵/۳ تحت فرآیند الکترون پاشی یا فلز پوشی قرار گرفت که خود سبب شد که سرعت یا میزان حذف مواد تا حدودا ۲nm min برسد.
۲-۶٫ مشاهدات AFM  محلی
به منظور بررسی مراحل اولیه انحلال، بررسی های AFM محلی انجام شد. بر روی نقطه فوقانی یک نمونه محاط شده یک حلقه تفلون قرار داده شد. این حلقه به عنوان یک جداره سلولی عمل می نماید. یک مجموعه الکترود سه تایی همراه با یک پتانسیواستات PS 6 (SensortechnikMeinsberg GmbH)  به کار گرفته شد. یک لوله مویینه لاگین (Luggin) ساخته شده از یک لوله تفلونی جهت اتصال الکترود مرجع (SCE) به سلول به کار گرفته شد.

خوردگی اسیدی شیشه فلزی حجیم با پایه آهن

 

۳- نتایج
۳-۱٫ خوردگی تحت شرایط مدار باز
۳-۱-۱٫ آنالیز افت یا کاهش وزن
در ابتدا، دو نمونه دیسک آلیاژ شیشه ای حجیم (Fe۴۴.۳Cr۵Co۵Mo۱۲.۸Mn۱۱.۲ C۱۵.۸B۵.۹)۹۸.۵Y۱.۵    برای اندازه گیریهای دراز مدت کاهش وزن در محلول های  ۰٫۵ M H۲SO۴و  ۱ M HClبه کار گرفته شدند. این نمونه ها به صورت مقطعی از این الکترولیت جدا شده تا تحت فرآیند اندازه گیری وزن و همچنین آنالیز سطحی به وسیله SEM و AFM قرار گیرند. مقادیر کاهش وزن با توجه به مساحت سطح اولیه نمونه ها محاسبه شدند. همان گونه که شکل ۱ نشان می دهد، در هر دوی الکترولیت ها کاهش وزن به صورت خطی با توجه به زمان که معرف میزان خوردگی به صورت ثابت در حول زمان است، افزایش می یابد. علاوه بر این می توان این مورد را مشاهده نمود که میزان خوردگی این آلیاژ در ۱ M HCl حدود دو برابر بیشتر از خوردگی مشخص شده در محلول ۰٫۵ M H۲SO۴ می باشد. بنابراین، پس از ۲۰۰ روز کاهش وزن در ۱ M HCl به میزان  mg cm۲۸/۲۲ خواهد بود، در حالیکه در ۰٫۵ M H۲SO۴ این کاهش به میزان mg cm ۶۳/۱۱  گزارش می گردد. همانگونه که در مرجع [۲۱] تشریح شده است میزان خوردگی از طریق کاهش اکسیژن محلول کنترل می گردد. پتانسیل تعادل این واکنش به pH وابسته می باشد [۲۳]. بنابراین تفاوت در کاهش وزن در ۱ M HCl (pH 0.1) و ۰٫۵ M H۲SO۴ (pH ۰.۳) در ارتباط با مقادیر pH مختلف محلول ها می باشد. می توان این بحث را مطرح نمود که حذف مقطعی نمونه های خوردگی از محلول مورد آزمایش بر روی فرآیند خوردگی تاثیر داشته و بنابراین بر روی سرعت خوردگی تاثیر برجای خواهد گذاشت. به منظور تصدیق این ویژگی، یک نمونه در ۰٫۵ M H۲SO۴ برای ۲۰۰ روز بدون وقفه نگهداری شد. کاهش وزن این نمونه (mg cm ۹۷/۱۰) نزدیک به موردی می باشد که در آن فرآیند با وقفه روبرو می شود (mg cm ۶۳/۱۱). این موضوع اثبات می کند که وقفه مقطعی دارای یک تاثیر حداقلی بر روی فرآیند خوردگی است.
۳-۱-۲٫ توپوگرافی / مکان نگاری سطح خوردگی
بررسی های  SEM و AFM میکروسکوپی نمونه ها که در دو محصول اسیدی غوطه ور شده بودند نشان دهنده تقریبا ویژگی های موروفولوژی سطح یکسانی می باشند. چنین موردی معرف آن می باشد که یون های کلراید نقش مهمی را در ایجاد فرآیند خوردگی نخواهند داشت. بنابراین، تنها تصاویر سطح نمونه آلیاژ درمعرض ۰٫۵ M H۲SO۴ قرار گرفته اند متعاقبا نشان داده شده و مورد بررسی قرار خواهند گرفت. یکسری از تصاویر شاخص SEM در شکل ۲ ارائه شده اند. همان گونه که می توان در شکل ۲ (الف) مشاهده نمود، سطح صیقلی شده به جز برخی از خراش هایی که در طی فرآیند پولیش ایجاد شده است بسیار صاف می باشد. پس از یک روز قرار گیری در ۰٫۵ M H۲SO۴ (شکل ۲ (ب))، منافذ نانو اندازه بسیاری مشاهده شد. قطر میانگین آنها به میزان ۱۲ نانومتر می باشد. پس از ۱۰۰ روز، همان گونه که در شکل ۲ (ج) نشان داده شده است، حفره های میکرومتری گردی بر روی سطح آلیاژ شیشه ای مشهود گردید.
۳-۱-۳٫ آنالیز های XPS
برای تعیین ترکیب عنصری و حالت اکسایش هر عنصر در لایه محصول خوردگی نمونه های شیشه ای حجیم خورده شده در ۰٫۵ M H۲SO۴ و در ۱ M HCl ، آنالیز های XPS بر روی سطح دچار خوردگی و همچنین پس از دو دقیقه فلز پاشی یا اتم پاشی یا اصطلاحا لایه نشانی. در کلیه طیف های حاصله، پیک های مترادف با C, O و Mo تشخیص داده شدند (طیف های اندازه گیری شده در اینجا نشان داده نشده اند). مشخص نمودن چند و چون جزئیات تفکیک بالای این طیف ها در ناحیه این سه جزء منجر به مقادیر غلظت نشان داده شده در جدول ۲ می شود. لایه محصولات خوردگی بر روی نمونه ها که در معرض دو محلول بوده است عمدتا متشکل از C و O می باشد. در حالت خوردگی (بدون لایه نشانی) دو پیک منطبق با C1s وجود دارد: یک پیک اصلی در  ۲۸۴٫۸ eV که در ارتباط با پیوند C–C ساده می باشد و یک پیک غیر اصلی که در ۲۸۸٫۸ eV و با ارتباط با پیوند C در کربوکسیل ها است (تخصیص این پیک ها و موارد ذیل، به جزء آنکه مورد دیگری مشخص شده باشد، بر مبنای مرجع ۲۵ خواهد بود). طیف نخست O نشان دهنده یک پیک واحد در ۵۳۲٫۳ eV می باشد که همچنین معرف حضور گروه های کربوکسیلی است [۲۶]. یک سری ثانویه طیف ها پس از لایه نشانی سطح به مدت دو دقیقه مشخص گردید که منطبق با عمق حدودا ۴ نانومتر می باشد. مهمترین تفاوت غلظت O است یعنی آنکه تقریبا حدود ۴ برابر کمتر پس از انجام فرآیند لایه نشانی خواهد بود (جدول ۲). مقدار اندک Mo به عنوان یک حالت اکسایشی منطبق با MoO۳ و MoO۲ می باشد. در نتیجه این موضوع به دست می آید که لایه محصول خوردگی غالبا متشکل از C است. غالب اتم های C تشکیل دهنده پیوندهای C–C هستند. با این حال، به طور اضافه حضور یک مقدار معنی دار گروه های حاوی – O (پیوندهای C–O) نیز قابل توجه می باشد.
۳-۲٫ خوردگی تحت شرایط پلاریزاسیون آندی
آنالیز فرآیندهای خوردگی آندی در ارتباط مستقیم با سیر تکامل مورفولوژی سطح آلیاژ شیشه ای حجیم (Fe۴۴.۳Cr۵Co۵Mo۱۲.۸Mn۱۱.۲ C۱۵.۸B۵.۹)۹۸.۵Y۱.۵   با استفاده از اندازه گیریهای پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و پتانسیواستاتیک در تعامل با مشاهدات میکروسکوپی انجام شد. بررسی های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در ۰٫۵ M H۲SO۴ (PH 0.3) و ۱ M HCl (pH 0.1) انجام گردیده و منحنی های نوعی در شکل ۶ نشان داده شده اند. در ۱ M HCl ، پتانسیل خوردگی در مقایسه با ۰٫۵ M H۲SO۴ از حالت منفی بیشتری برخوردار می باشد، یعنی  در مقایسه با . به علاوه، چگالی جریان خوردگی نیز بیشتر می باشد، یعنی  در مقایسه با . چنین موردی مشخص کننده آن است که آلیاژ شیشه ای حجیم از واکنش پذیری بیشتری در ۱M HCl در مقایسه با ۰٫۵ M H۲SO۴ برخوردار است.
۳-۳٫ مراحل خوردگی اولیه
به منظور آنالیز مراحل اولیه تشکیل حفره در طی خوردگی شیشه ای فلزی در محلول های اسیدی، بررسی های محلی AFM در ۰٫۵ M H۲SO۴ انجام شد. برای این منظور، نمونه شیشه (Fe۴۴.۳Cr۵Co۵Mo۱۲.۸Mn۱۱.۲ C۱۵.۸B۵.۹)۹۸.۵Y۱.۵   در ابتدا به مدت یک ساعت تحت شرایط مدار باز در سلول AFM تحت شرایط محلی قرار گرفته و سپس پتانسیل آندی ۶۰۰ mV نسبت به SCE اعمال شد. تصاویر AFM قبل از بکارگیری پتانسیل آندی گرفته شده و سپس به صورت مقطعی در هر ۱۰ دقیقه در طی فرآیند پلاریزاسیون تا کل زمان پلاریزاسیون ۶۰ دقیقه ای این تصاویر گرفته شدند. در طی تصویربرداری AFM، پلاریزاسیون آندی متوقف گردید. تصاویر AFM انتخابی در شکل ۸ نشان داده شده اند. این موضوع را می توان مشاهده نمود که قبل از بکارگیری پتانسیل آندی، یعنی پس از یک ساعت قرارگیری تحت شرایط مدار باز، حفره های کوچک واحدی با قطر حدودا ۲۰۰ نانومتر و عمق میانگین تنها در حدود ۵ نانومتر مشهود شدند (شکل ۸ (الف)).

خوردگی اسیدی شیشه فلزی حجیم با پایه آهن

 

۴- بحث
برمبنای مشاهدات تجربی، یک تشریح ارزیابی مورفولوژی سطح در طی خوردگی فعال در محلول اسیدی آلیاژ شیشه ای حجیم (Fe۴۴.۳Cr۵Co۵Mo۱۲.۸Mn۱۱.۲ C۱۵.۸B۵.۹)۹۸.۵Y۱.۵ را می توان مشخص نمود. یک شکل شماتیک مرتبط با این فرآیند در شکل ۹ نشان داده شده است. در پی غوطه ور سازی در الکترولیت، دو فرآیند همان گونه که در بخش دوم برای t = 24h نشان داده شده است، رخ خواهد داد. در ابتدا همان گونه که بوسیله تصویر SEM در شکل ۲(ب) نشان داده می شود تغییرات در مورفولوژی سطح انجام شده و منجر به تشکیل نانومنفذها می گردد. ثانیا، انحلال Fe, Cr, Co, Mo, Mn, B و Y همان گونه که به وسیله ICP-MS مشخص گردیده است، رخ می دهد.

خوردگی اسیدی شیشه فلزی حجیم با پایه آهن

 

۵- نتیجه گیری
فرآیند خوردگی پیچیده آلیاژ شیشه ای حجیم (Fe۴۸Cr۱۵Mo۱۴C۱۵B۶Y۲) در محلول های اسیدی سبب ایجاد ویژگی های مورفولوژیکی سطح مشخصی بر روی مقیاس میکرو و نانومتر می شوند. کربن از این آلیاژ تشکیل دهنده یک لایه سست قابل نفوذ بر روی سطح فوقانی خوردگی می شود در حالیکه کلیه دیگر اجزای سازنده به صورت محلول در می آیند. به علاوه، بر روی سطح آلیاژ دچار خوردگی (زیر لایه غنی از کربن) یک فیلم یا لایه ترکیبی Cr، Mn و اکسیدهای B به وسیله XPS مشخص شدند. ویژگی های نانو مقیاس را می توان با استفاده از یک فرآیند انحلال انتخابی تشریح نمود که در آن C به عنوان جزء آهسته اصلی به حساب می آید. ویژگی های میکرو مقیاس بر این مبنا ناشی از یک فرآیند حفره مانند می باشد که در آن لایه نازک اکسید به عنوان یک فیلم شبه پاسیو عمل می نماید. پارگی اولیه این فیلم ممکن است به واسطه مواجهه ناگهانی و مستقیم سطح آلیاژ با الکترولیت در پی پارگی محلی لایه غنی از C از طریق رشد حباب های CO۲ باشد. تحت شرایط آندی، یک لایه غنی از C مشاهده نمی شود. در مقابل، C به نظر، می بایست به CO۲ اکسیده شود. در مقابل، این سطح به وسیله یک لایه با قابلیتی محافظتی نه چندان خوب (هیدرو) اکسیدها پوشیده شده است. تشکیل ویژگی های میکرو مقیاس ممکن است به واسطه فرآیندی مشابهی با فرآیند انجام شده بدون بکارگیری پلاریزاسیون آندی باشد.
در نتیجه، آلیاژ شیشه ای حجیم (Fe۴۴.۳Cr۵Co۵Mo۱۲.۸Mn۱۱.۲ C۱۵.۸B۵.۹)۹۸.۵Y۱.۵   معرف یک فرآیند خوردگی پیچیده در محیط های اسیدی می باشد که عمدتا به وسیله غلظت بالای C در این آلیاژ و ترکیب و ساختار خاص آن تشریح می شود، یعنی توزیع همگن اتم های C در ساختار SRO بی ریخت. در مثال این آلیاژ شیشه ای حجیم چند جزئی،  فرآیند خوردگی اصلی اسیدی به طور اساسی مورد بررسی قرار گرفته است. بر این مبنا می توان به خوبی پیش بینی نمود که این مدل پیشنهادی برای تکامل مورفولوژی سطح و واکنش های خوردگی مرتبط متشکل از نقش ویژه C، را می توان به دیگر سیستم های تشکیل دهنده  شیشه با پایه آهن انتقال داد.    

خوردگی اسیدی شیشه فلزی حجیم با پایه آهن

 

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
تماس با ما

اکنون آفلاین هستیم، اما امکان ارسال ایمیل وجود دارد.

به سیستم پشتیبانی سایت ایران ترجمه خوش آمدید.