Ташаккур ба шумо барои боздид аз Nature.com.Шумо версияи браузерро бо дастгирии маҳдуди CSS истифода мебаред.Барои таҷрибаи беҳтарин, мо тавсия медиҳем, ки шумо браузери навшударо истифода баред (ё Ҳолати мутобиқатро дар Internet Explorer хомӯш кунед).Илова бар ин, барои таъмини дастгирии доимӣ, мо сайтро бе услубҳо ва JavaScript нишон медиҳем.
Якбора карусели се слайдро намоиш медиҳад.Тугмаҳои Пешина ва Ояндаро истифода баред, то дар як вақт дар се слайд гузаред ё тугмаҳои слайдерро дар охир истифода баред, то дар як вақт аз се слайд гузаред.
Дуплекси 2205 аз пӯлоди зангногир (DSS) аз сабаби сохтори хоси дуплексии худ муқовимати хуб ба зангзанӣ дорад, аммо муҳити рӯзафзуни шадиди дорои CO2-и нафту газ боиси дараҷаҳои гуногуни зангзанӣ, бахусус чуқурӣ мегардад, ки ба бехатарӣ ва эътимоднокии нафт ва табиӣ таҳдид мекунад. барномаҳои газ.рушди газ.Дар ин кор озмоиши иммерсионалӣ ва электрохимиявӣ дар якҷоягӣ бо микроскопияи лазерии конфокалӣ ва спектроскопияи рентгении фотоэлектронӣ истифода мешавад.Натиҷаҳо нишон доданд, ки ҳарорати миёнаи критикӣ барои чуқурии 2205 DSS 66,9 °C буд.Ҳангоме ки ҳарорат аз 66,9 ℃ баландтар аст, потенсиали шикастани чуқурӣ, фосилаи пассиватсия ва потенсиали худкоррозия коҳиш меёбад, зичии ҷараёнҳои пассиватсияи андоза зиёд мешавад ва ҳассосияти чуқурӣ зиёд мешавад.Бо афзоиши минбаъдаи ҳарорат, радиуси камони иқтидори 2205 DSS кам мешавад, муқовимати рӯизаминӣ ва муқовимати интиқоли заряд тадриҷан кам мешавад ва зичии интиқолдиҳандаҳои донорӣ ва аксепторӣ дар қабати филми маҳсулот бо хусусиятҳои n + p-биполярӣ низ зиёд мешавад, оксидҳои Cr дар қабати дарунии плёнка кам мешавад, миқдори оксидҳои Fe дар қабати берунӣ зиёд мешавад, обшавии қабати плёнка зиёд мешавад, устуворӣ кам мешавад, шумораи чуқуриҳо ва андозаи сӯрохҳо зиёд мешавад.
Дар шароити тараккиёти босуръати иктисодию ичтимой ва пешрафти ичтимой талабот ба захирахои нефту газ руз то руз меафзояд, ки азхудкунии нефту газро мачбур мекунад, ки тадричан ба минтакахои чанубу гарби ва бахри шароити вазнинтар ва мухити зист гузаранд. қубурҳои зериобӣ торафт сахттар мешаванд..Вазъият 1,2,3.Дар соҳаи иктишофи нафту газ, вақте ки дар моеъи истеҳсолшуда СО2 4 ва шӯршавӣ ва хлор 5, 6 зиёд мешавад, қубури оддии 7 карбон ба зангзании ҷиддӣ дучор мешавад, ҳатто агар ингибиторҳои зангзанӣ ба хати қубур ворид карда шаванд, зангзаниро ба таври муассир пахш кардан мумкин нест, пӯлод дигар наметавонад ба талаботи амалиёти дарозмуддат дар муҳити сахти зангзанандаи CO28,9,10 ҷавобгӯ бошад.Муҳаққиқон ба пӯлодҳои дуплексии зангногир (DSS) муқовимат ба зангзании беҳтарро гирифтанд.2205 DSS, миқдори феррит ва аустенит дар пӯлод тақрибан 50% аст, дорои хосиятҳои хуби механикӣ ва муқовимати зангзанӣ, филми пассиватсияи рӯизаминӣ зич аст, муқовимати аълои зангзании якхела дорад, нарх аз хӯлаҳои никелӣ пасттар аст 11 , 12. Ҳамин тариқ, 2205 DSS одатан ҳамчун зарфи фишор дар муҳити зангзананда истифода мешавад, корпуси чоҳи нафт дар муҳити зангзанандаи CO2, сардкунандаи об барои системаи конденсатсионӣ дар конҳои нафти оффшорӣ ва кимиёвӣ 13, 14, 15, аммо 2205 DSS инчунин метавонад сӯрохии зангзананда дошта бошад. дар хизмат.
Дар айни замон дар кишвар ва хориҷи кишвар таҳқиқотҳои зиёде оид ба зангзании CO2 ва Cl-pitting 2205 DSS гузаронида шудаанд [16,17,18].Ebrahimi19 муайян кард, ки илова кардани намаки дихромати калий ба маҳлули NaCl метавонад 2205 DSS-ро боздорад ва афзоиши консентратсияи дихромати калий ҳарорати муҳими 2205 DSS-ро зиёд мекунад.Бо вуҷуди ин, потенсиали чуқурии 2205 DSS аз ҳисоби илова кардани консентратсияи муайяни NaCl ба дихромати калий меафзояд ва бо афзоиши консентратсияи NaCl кам мешавад.Han20 нишон медиҳад, ки дар 30 то 120 ° C, сохтори филми passivating 2205 DSS омехтаи қабати ботинии Cr2O3, қабати берунии FeO, ва Cr бой аст;вақте ки ҳарорат то 150 °С баланд мешавад, плёнкаи пассиватсия об мешавад., сохтори дохилӣ ба Cr2O3 ва Cr(OH)3 ва қабати берунӣ ба оксиди Fe(II,III) ва гидроксиди Fe(III) табдил меёбад.Peguet21 муайян кард, ки чуқурии статсионарии аз пӯлоди зангногир S2205 дар маҳлули NaCl одатан на камтар аз ҳарорати чуқурии критикӣ (CPT), балки дар диапазони ҳарорати табдил (TTI) рух медиҳад.Thiadi22 ба хулосае омад, ки баробари зиёд шудани консентратсияи NaCl муқовимати зангзании S2205 DSS ба таври назаррас коҳиш меёбад ва потенсиали истифодашуда ҳар қадар манфӣ бошад, муқовимати зангзании мавод бадтар мешавад.
Дар ин мақола сканеркунии потенсиалии динамикӣ, спектроскопияи импеданс, потенсиали доимӣ, каҷи Мотт-Шотки ва микроскопияи электронии оптикӣ барои омӯзиши таъсири шӯршавии баланд, консентратсияи баланди Cl- ва ҳарорат ба рафтори зангзании 2205 DSS истифода шудааст.ва спектроскопияи фотоэлектронй, ки асоси назариявии кори бехатари 2205 DSS-ро дар мухити нефту гази дорои CO2 таъмин менамояд.
Маводи озмоишӣ аз пӯлоди маҳлули коркардшудаи 2205 DSS интихоб карда мешавад (пӯлоди дараҷаи 110кси) ва таркиби асосии химиявӣ дар ҷадвали 1 нишон дода шудааст.
Андозаи намунаи электрохимиявӣ 10 мм × 10 мм × 5 мм буда, онро бо ацетон тоза карда, равған ва этаноли мутлақро тоза карда, хушк мекунанд.Қафои порчаи санҷишӣ барои пайваст кардани дарозии мувофиқи сими мис кафшер карда мешавад.Пас аз кафшер, мултиметрро (VC9801A) истифода баред, то гузариши барқи порчаи санҷишии кафшершударо тафтиш кунед ва сипас рӯи корношоямро бо эпоксид мӯҳр кунед.400#, 600#, 800#, 1200#, 2000# сангрезаи обии карбиди кремнийро истифода баред, то сатҳи кориро дар мошини сайқалдиҳанда бо агенти сайқалдиҳандаи 0,25um то ноҳамвории сатҳ Ra≤1,6um сайқал диҳед ва дар ниҳоят тоза кунед ва дар термостат гузоред. .
Станцияи кории электрохимиявии Пристон (P4000A) бо системаи се электрод истифода бурда шуд.Ба сифати электроди ёрирасон як электроди платина (Pt), масоҳати 1 см2, ҳамчун электроди корӣ DSS 2205 (бо майдони 1 см2) ва электроди истинод (Ag/AgCl) истифода шуд. истифода бурда мешавад.Маҳлули намунавии дар озмоиш истифодашуда мувофиқи (Ҷадвали 2) омода карда шудааст.Пеш аз озмоиш, маҳлули тозагии баланд N2 (99,99%) барои 1 соат ва сипас CO2 барои 30 дақиқа барои деоксигенатсия кардани маҳлул гузаронида шуд., ва CO2 дар маҳлул ҳамеша дар ҳолати сершавӣ буд.
Аввалан, намунаро дар зарфи дорои маҳлули озмоишӣ ҷойгир кунед ва онро дар ваннаи обии ҳарорати доимӣ ҷойгир кунед.Ҳарорати танзими ибтидоӣ 2 ° C аст ва болоравии ҳарорат бо суръати 1 ° C / дақиқа назорат карда мешавад ва диапазони ҳарорат назорат карда мешавад.дар 2—80°С.Цельсий.Санҷиш бо потенсиали доимӣ (-0,6142 Vs.Ag/AgCl) оғоз мешавад ва хати каҷи санҷиш хати каҷи It мебошад.Мувофиқи стандарти санҷиши ҳарорати критикӣ, каҷи онро метавон маълум кард.Ҳарорате, ки дар он зичии ҷорӣ то 100 мкА/см2 баланд мешавад, ҳарорати критикии чуқурӣ номида мешавад.Ҳарорати миёнаи критикӣ барои чуқурӣ 66,9 ° C аст.Ҳароратҳои санҷишӣ барои каҷи поляризатсия ва спектри муқовимат мутаносибан 30 ° C, 45 ° C, 60 ° C ва 75 ° C интихоб карда шуданд ва озмоиш дар як шароити намуна барои кам кардани инҳирофҳои имконпазир се маротиба такрор карда шуд.
Намунаи металлӣ, ки ба маҳлул дучор шуда буд, аввал дар потенсиали катодӣ (-1,3 В) дар тӯли 5 дақиқа пеш аз санҷиши каҷи поляризатсияи потенциодинамикӣ барои нест кардани плёнкаи оксиди дар сатҳи кории намуна пайдошуда поляризатсия карда шуд ва сипас дар потенсиали занҷири кушод. 1 соат то он даме, ки шиддати зангзанӣ муқаррар карда нашавад.Суръати сканкунии хатти поларизатсияи потенсиалии динамикӣ ба 0,333мВ/с ва потенсиали фосилаи скан ба -0,3~1,2V нисбат ба OCP муқаррар карда шуд.Барои таъмини дурустии санҷиш, ҳамон шароити санҷиш 3 маротиба такрор карда шуд.
Нармафзори санҷиши спектри импеданс - Versa Studio.Санҷиш аввал дар потенсиали муътадили контури кушод гузаронида шуд, амплитудаи шиддати тағирёбанда ба 10 мВ ва басомади андозагирӣ ба 10-2-105 Гц муқаррар карда шуд.маълумоти спектр пас аз санҷиш.
Раванди санҷиши хати каҷи вақти ҷорӣ: аз рӯи натиҷаҳои каҷи поляризатсияи анодӣ потенсиалҳои гуногуни пассиватсияро интихоб кунед, каҷи онро дар потенсиали доимӣ чен кунед ва каҷи логарифми дукаратаро барои ҳисоб кардани нишебии каҷи насбшуда барои таҳлили филм мувофиқ кунед.механизми ташаккули плёнкаи пассивкунанда.
Пас аз мӯътадил шудани шиддати занҷири кушод, санҷиши каҷи Мотт-Шоткиро анҷом диҳед.Диапазони сканкунии эҳтимолии санҷиш 1.0~-1.0V (vS.Ag/AgCl), суръати скан 20mV/s, басомади санҷиш ба 1000Hz муқаррар карда мешавад, сигнали барангезиш 5mV.
Спектроскопияи рентгении фотоэлектрониро (XPS) (ESCALAB 250Xi, Британияи Кабир) истифода баред, то таркиб ва ҳолати кимиёвии филми пассиватсияи рӯизаминиро пас аз ташаккули филми 2205 DSS санҷед ва бо истифода аз нармафзори олӣ коркарди маълумоти ченакро ба қуллаи мувофиқ иҷро кунед.дар муқоиса бо пойгоҳи додаҳои спектрҳои атомӣ ва адабиёти ба он алоқаманд23 ва бо истифода аз C1s (284,8 эВ) калибровка карда шудаанд.Морфологияи зангзанӣ ва умқи чоҳҳо дар намунаҳо бо истифода аз микроскопи ултра-амиқи оптикии рақамӣ (Zeiss Smart Zoom5, Олмон) тавсиф карда шуданд.
Намуна дар ҳамон потенсиал (-0,6142 В рел. Ag/AgCl) бо усули потенсиали доимӣ санҷида шуд ва каҷи ҷараёни зангзанӣ бо мурури замон сабт карда шуд.Мувофиқи стандарти санҷиши CPT, зичии ҷараёни поляризатсия бо афзоиши ҳарорат тадриҷан меафзояд.Дар 1 ҳарорати ҷиддии чуқурии 2205 DSS дар маҳлули тақлидшуда, ки дорои 100 г/л Cl- ва CO2 тофта шудааст, нишон медиҳад.Мумкин аст, ки дар ҳарорати пасти маҳлул зичии ҷорӣ бо зиёд шудани вақти санҷиш амалан тағир намеёбад.Ва вакте ки харорати махлул то ба хадди муайян баланд шуд, зичии чараён зуд зиёд шуд, ки ин нишон медихад, ки суръати обшавии плёнкаи пассивкунанда бо баланд шудани харорати махлул зиёд мешавад.Вақте ки ҳарорати маҳлули сахт аз 2 ° C то тақрибан 67 ° C зиёд мешавад, зичии ҷараёни поляризатсияи 2205DSS то 100μA / см2 меафзояд ва ҳарорати миёнаи критикии 2205DSS 66,9 ° C аст, ки тақрибан 16,6 ° C аст. нисбат ба 2205DSS баландтар аст.стандартӣ 3,5 Вт.% NaCl (0,7 V)26.Ҳарорати критикии чуқурӣ аз потенсиали истифодашуда дар вақти ченкунӣ вобаста аст: потенсиали истифодашаванда ҳар қадар паст бошад, ҳарорати ченакҳои критикии чуқурӣ ҳамон қадар баландтар мешавад.
Питинги каҷи ҳарорати муҳими аз пӯлоди зангногир дуплекси 2205 дар маҳлули тақлидшуда дорои 100 г/л Cl- ва CO2 тофта.
Дар расм.Дар 2 диаграммаҳои импеданси AC 2205 DSS дар маҳлулҳои тақлидшуда, ки дорои 100 г/л Cl- ва CO2 тофта дар ҳароратҳои гуногун мебошанд, нишон медиҳанд.Мумкин аст, ки диаграммаи Nyquist-и 2205DSS дар ҳароратҳои гуногун аз камонҳои муқовимат-иқтидорҳои басомади баланд, миёна ва пастбасомад иборат аст ва камонҳои муқовимат-иқтидор нимдавра нестанд.Радиуси камони иқтидор арзиши муқовимати филми пассиватсионӣ ва арзиши муқовимати интиқоли зарядро ҳангоми реаксияи электрод инъикос мекунад.Ба таври умум эътироф шудааст, ки радиуси камони иқтидор калонтар бошад, ҳамон қадар муқовимат ба зангзании субстрати металлӣ дар маҳлул беҳтар аст27.Дар ҳарорати маҳлул 30 °C радиуси камони зарфият дар диаграммаи Найквист ва кунҷи фаза дар диаграммаи модули муқовимат |Z|Bode баландтарин аст ва зангзании 2205 DSS пасттарин аст.Баробари баланд шудани харорати махлул |Z|модули импеданс, радиуси камон ва муқовимати маҳлул коҳиш меёбад, илова бар ин, кунҷи фаза низ дар минтақаи басомади мобайнӣ аз 79 Ом то 58 Ом коҳиш ёфта, қуллаи васеъ ва қабати зичи дарунӣ ва қабати берунии камёфт (порус) асосист. хусусиятҳои плёнкаи ғайрифаъол28.Аз ин рӯ, дар баробари баланд шудани ҳарорат плёнкаи пассивкунандае, ки дар рӯи қабати металлӣ ба вуҷуд омадааст, об мешавад ва кафида мешавад, ки ин хосиятҳои муҳофизатии субстратро заиф ва муқовимат ба зангзании маводро бад мекунад29.
Бо истифода аз нармафзори ZSimDeme барои мувофиқ кардани маълумоти спектри импеданс, схемаи эквиваленти муҷаҳҳазшуда дар расми 330 нишон дода шудааст, ки дар он Rs муқовимати маҳлули моделиронӣ, Q1 иқтидори плёнка, Rf муқовимати филми пассиватори тавлидшуда, Q2 дучандон аст. зарфияти қабат ва Rct муқовимати интиқоли заряд мебошад.Аз рУи нати-чахои ба чадвал гузоштан.3 нишон медиҳад, ки баробари баланд шудани ҳарорати маҳлули симулятсия арзиши n1 аз 0,841 то 0,769 кам мешавад, ки ин аз афзоиши фосилаи байни конденсаторҳои дуқабата ва кам шудани зичии он шаҳодат медиҳад.Муқовимати интиқоли заряд Rct тадриҷан аз 2,958×1014 то 2,541×103 Ом см2 коҳиш ёфт, ки ин аз коҳиши тадриҷан муқовимат ба зангзании мавод шаҳодат медиҳад.Муқовимати маҳлул Rs аз 2,953 то 2,469 Ом см2 ва иқтидори Q2 плёнкаи пассивкунӣ аз 5,430 10-4 то 1,147 10-3 Ом см2 кам шуд, гузарониши маҳлул зиёд, устувории плёнкаи пассиватсия паст шуд. , ва махлули Cl-, SO42- ва гайра) дар мухит зиёд мешавад, ки вайроншавии плёнкаи пассивкунандаро метезонад31.Ин боиси кам шудани муқовимати плёнка Rf (аз 4662 то 849 Ом см2) ва кам шудани муқовимати поляризатсия Rp (Rct+Rf), ки дар сатҳи пӯлоди зангногир дуплекс ба вуҷуд омадааст, мегардад.
Аз ин рӯ, ҳарорати маҳлул ба муқовимат ба зангзании DSS 2205 таъсир мерасонад. Дар ҳарорати пасти маҳлул раванди реаксия байни катод ва анод дар ҳузури Fe2+ ба амал меояд, ки ба зуд обшавӣ ва зангзании он мусоидат мекунад. анод, инчунин пассивацияи плёнкаи дар сатхи хосилшуда, пурратар ва баландтар Зичии заряд, бештар интиқоли заряди муқовимат байни маҳлулҳо, обшавии матритсаи металлиро суст мекунад ва ба зангзании беҳтар муқовимат мекунад.Дар баробари баланд шудани ҳарорати маҳлул муқовимат ба интиқоли заряд Rct кам шуда, суръати реаксияи байни ионҳо дар маҳлул ва суръати диффузияи ионҳои агрессивӣ метезонад, ки дар рӯи он маҳсулоти зангзании аввалия дубора ба вуҷуд меоянд. субстрат аз рӯи замини металлӣ.Плёнкаи тунуктари пассиватсионӣ хосиятҳои муҳофизатии субстратро суст мекунад.
Дар расм.Дар расми 4 каҷҳои динамикии поляризатсияи потенсиалии 2205 DSS дар маҳлулҳои тақлидшуда, ки дорои 100 г/л Cl- ва CO2 тофта дар ҳароратҳои гуногун мебошанд, нишон дода шудаанд.Аз расм дида мешавад, ки хангоми дар доираи аз -0,4 то 0,9 В будани потенсиал хатхои анодхо дар хароратхои гуногун минтакахои пассиватсияи аён доранд ва потенсиали худкоррозия такрибан -0,7 то -0,5 В мебошад. зичии ҷараён то 100 мкА/см233 меафзояд, каҷи анод одатан потенсиали чуқурӣ номида мешавад (Eb ё Этра).Бо баланд шудани ҳарорат фосилаи пассиватсия кам мешавад, потенсиали худкоррозия кам мешавад, зичии ҷараёни зангзанӣ майл ба афзоиш дорад ва хати қутбшавӣ ба тарафи рост ҳаракат мекунад, ки ин нишон медиҳад, ки филми DSS 2205 дар маҳлули симулятсияшуда фаъол аст. фаъолият.мазмуни 100 г/л Cl– ва CO2-и тофта, ҳассосиятро ба зангзании чуқурӣ зиёд мекунад, аз ионҳои хашмгин ба осонӣ осеб мерасонад, ки боиси зиёд шудани зангзании матритсаи металлӣ ва паст шудани муқовимат ба зангзанӣ мегардад.
Аз љадвали 4 дида мешавад, ки њангоми аз 30°С то 45°С боло рафтани њарорат потенсиали аз њад зиёд пассиватсия каме кам мешавад, вале зичии љараёни пассиватсияи андозаи мувофиќ хеле зиёд мешавад, ки ин нишон медињад, ки њифзи плёнкаи пассиватсия дар зери ин шароит бо баланд шудани харорат зиёд мешавад.Ҳангоме ки ҳарорат ба 60°С мерасад, потенсиали мувофиқи чоҳҳо ба таври назаррас коҳиш меёбад ва ин тамоюл бо баланд шудани ҳарорат равшантар мешавад.Бояд қайд кард, ки дар ҳарорати 75°С қуллаи ҷараёнҳои назарраси муваққатӣ дар расм пайдо мешавад, ки мавҷудияти зангзании метастабил дар сатҳи намунаро нишон медиҳад.
Бинобар ин бо баланд шудани харорати махлул микдори оксигени дар махлул махлулшуда кам мешавад, рН-и сатхи плёнка паст мешавад ва устувории плёнкаи пассивкунанда паст мешавад.Ба гайр аз ин, харорати махлул хар кадар баланд бошад, фаъолияти ионхои агрессивии махлул хамон кадар зиёд ва суръати вайроншавии кабати плёнкаи сатхи субстрат хамон кадар зиёд мешавад.Оксидҳои дар қабати плёнка ҳосилшуда ба осонӣ меафтанд ва бо катионҳо дар қабати плёнка реаксия карда, пайвастагиҳои ҳалшавандаро ба вуҷуд меоранд, ки эҳтимолияти пайдо шудани чуқуриро зиёд мекунанд.Азбаски қабати плёнкаи барқароршуда нисбатан фуҷур аст, таъсири муҳофизатӣ ба субстрат паст аст, ки зангзании субстрати металлиро зиёд мекунад.Натиҷаҳои санҷиши потенсиали поляризатсияи динамикӣ бо натиҷаҳои спектроскопияи импеданс мувофиқанд.
Дар расм.Тасвири 5а каҷҳои онро барои 2205 DSS дар маҳлули модели дорои 100 г/л Cl- ва CO2 тофта нишон медиҳад.Зичии ҷараёни пассиватсия ҳамчун функсияи вақт пас аз поляризатсия дар ҳарорати гуногун дар тӯли 1 соат дар потенсиали -300 мВ (нисбат ба Ag/AgCl) ба даст омад.Дидан мумкин аст, ки тамоюли зичии ҷории пассиватсияи 2205 DSS дар як потенсиал ва ҳароратҳои гуногун асосан якхела аст ва тамоюл бо мурури замон тадриҷан коҳиш меёбад ва ҳамвор мешавад.Вақте ки ҳарорат тадриҷан баланд шуд, зичии ҷараёни пассиватсия 2205 DSS афзоиш ёфт, ки ин ба натиҷаҳои поляризатсия мувофиқат кард, ки инчунин нишон дод, ки хусусиятҳои муҳофизатии қабати филм дар оксиди металлӣ бо афзоиши ҳарорати маҳлул коҳиш ёфтааст.
Каҷҳои поляризатсияи потентиостатикии 2205 DSS дар ҳамон потенсиали ташаккули филм ва ҳарорати гуногун.(а) Зичии ҷорӣ нисбат ба вақт, (б) логарифми афзоиши пассивии филм.
Муносибати байни зичии ҷараёни пассиватсия ва вақтро дар ҳароратҳои гуногун барои як потенсиали ташаккули филм, тавре ки дар (1)34 нишон дода шудааст, таҳқиқ кунед:
Дар куҷо i зичии ҷараёни пассиватсия дар потенсиали ташаккули филм, А/см2.A - майдони электроди корӣ, см2.К нишебии каҷест, ки ба он мувоҷеҳ шудааст.t вақт, с
Дар расм.5b каҷҳои logI ва logt-ро барои 2205 DSS дар ҳарорати гуногун дар як потенсиали ташаккули филм нишон медиҳад.Мувофики маълумотхои адабиёт35 хангоми нишебии хат K = -1, кабати плёнкае, ки дар сатхи субстрат ба вучуд меояд, зичтар мешавад ва нисбат ба зеризаминии металлй ба зангзании бехтар тобовар аст.Ва хангоми нишебии хати рост K = -0,5, кабати плёнкае, ки дар сатхи он хосил мешавад, фуҷур буда, дорои сӯрохиҳои хурди зиёд буда, ба зеризаминии металлӣ ба зангзании суст тобовар аст.Дидан мумкин аст, ки дар ҳарорати 30°С, 45°С, 60°С ва 75°С сохтори қабати плёнка мувофиқи нишебии интихобшудаи хатӣ аз сӯрохиҳои зич ба сӯрохиҳои фуҷур табдил меёбад.Мувофиқи модели нуқсони нуқта (PDM) 36,37 дидан мумкин аст, ки потенсиали истифодашуда ҳангоми санҷиш ба зичии ҷорӣ таъсир намерасонад ва нишон медиҳад, ки ҳарорат мустақиман ба андозагирии зичии ҷараёни анод ҳангоми санҷиш таъсир мерасонад, аз ин рӯ ҷараёни ҷорӣ бо баланд шудани харорат зиёд мешавад.маҳлул, ва зичии 2205 DSS меафзояд, ва муқовимати зангзании кам мешавад.
Хусусиятҳои нимноқили қабати тунуки қабати лоғар, ки дар ДСС ҳосил шудааст, ба муқовимат ба зангзании он38, намуди нимноқил ва зичии интиқолдиҳандаи қабати тунук ба шикастан ва чуқур шудани қабати филми тунук DSS39,40 таъсир мерасонанд, ки дар он зарфияти C ва E аз қабати потенсиалии плёнкаи тунук муносибати MS-ро қонеъ мекунад, заряди фазоии нимноқил ба таври зерин ҳисоб карда мешавад:
Дар формула, ε - гузариши қабати пассиватсионӣ дар ҳарорати хонагӣ, баробар ба 1230, ε0 - гузариши вакуум, баробар ба 8,85 × 10-14 F/см, E заряди дуюмдараҷа (1,602 × 10-19 C) ;НД – зичии донорҳои нимноқилҳои навъи n, см–3, NA – зичии аксептори нимноқилҳои навъи p, см–3, EFB – потенсиали ҳамвор, V, К – доимии Болтсман, 1,38×10–3 .23 Ҷ/К, Т – ҳарорат, К.
Нишеб ва буридани хати муҷаҳҳазро тавассути гузоштани ҷудоии хатӣ ба каҷи ченшудаи MS, консентратсияи татбиқшаванда (ND), консентратсияи қабулшуда (NA) ва потенсиали банди ҳамвор (Efb)42 ҳисоб кардан мумкин аст.
Дар расм.Дар расм 6 каҷи Мотт-Шоткии қабати сатҳи қабати филми 2205 DSS, ки дар маҳлули тақлидшуда дорои 100 г/л Cl- ташаккул ёфтааст ва бо CO2 дар потенсиал (-300 мВ) барои 1 соат тофта шудааст, нишон медиҳад.Мумкин аст, ки тамоми қабатҳои борикплёнка, ки дар ҳароратҳои гуногун ба вуҷуд меоянд, хосиятҳои нимноқилҳои биполярии навъи n+p доранд.Нимноқилҳои навъи n дорои селективии анионҳои маҳлул мебошанд, ки он метавонад аз паҳншавии катионҳои аз пӯлоди зангногир ба маҳлул тавассути филми пассиватсия пешгирӣ кунад, дар ҳоле ки нимноқилҳои навъи p интихоби катион доранд, ки метавонад анионҳои зангзанандаро дар маҳлул аз убури пассиватсия пешгирӣ кунад. берун аз рӯи замин 26.Инчунин дидан мумкин аст, ки байни ду каҷҳои мувофиқ гузариши ҳамвор мавҷуд аст, плёнка дар ҳолати банд ҳамвор аст ва потенсиали банди ҳамвор Efb-ро барои муайян кардани мавқеъи банди энергетикии нимноқил ва арзёбии электрохимиявии он истифода бурдан мумкин аст. устуворӣ 43..
Мувофиқи натиҷаҳои мувофиқкунии каҷи MC, ки дар ҷадвали 5 нишон дода шудааст, консентратсияи баромад (ND) ва консентратсияи қабулкунанда (NA) ва потенсиали бандҳои ҳамвор Efb 44 бо ҳамон тартиби бузургӣ ҳисоб карда шуданд.Зичии ҷараёни интиқолдиҳандаи татбиқшаванда асосан нуқсонҳои нуқтаҳоро дар қабати заряди фазоӣ ва потенсиали сӯзишвории плёнкаи пассиватсионӣ тавсиф мекунад.Чӣ қадаре ки консентратсияи интиқолдиҳандаи татбиқшаванда зиёдтар бошад, қабати плёнка ҳамон қадар осонтар мешиканад ва эҳтимоли зангзании субстрат ҳамон қадар зиёд мешавад45.Илова бар ин, бо тадриҷан баланд шудани ҳарорати маҳлул, консентратсияи ND эмитент дар қабати плёнка аз 5,273×1020 см-3 то 1,772×1022 см-3 ва консентратсияи NA аз 4,972×1021 то 4,592 зиёд шуд. ×1023.см - тавре ки дар расм нишон дода шудааст.3, потенсиали банди ҳамвор аз 0,021 В то 0,753 В меафзояд, шумораи интиқолдиҳандагон дар маҳлул зиёд мешавад, реаксияи байни ионҳо дар маҳлул шиддат мегирад ва устувории қабати плёнка паст мешавад.Дар баробари баланд шудани ҳарорати маҳлул, ҳар қадар кимати мутлақи нишебии хати наздиккунанда хурдтар бошад, зичии интиқолдиҳандагон дар маҳлул ҳамон қадар зиёд мешавад, суръати диффузияи байни ионҳо ҳамон қадар зиёд мешавад ва шумораи холии ионҳо дар рӯи он зиёд мешавад. сатҳи қабати филм., ба ин васила паст кардани субстрати металлӣ, устуворӣ ва муқовимат ба зангзанӣ 46,47.
Таркиби химиявии плёнка ба устувории катионхои металлй ва кори нимнокилхо ва тагйир ёфтани харорат ба хосил шудани плёнкаи аз пӯлоди зангногир таъсири калон мерасонад.Дар расм.Дар расми 7 спектри пурраи XPS-и қабати сатҳи филми 2205 DSS дар маҳлули тақлидшуда, ки дорои 100 г/л Cl- ва CO2 тофта шудааст, нишон медиҳад.Элементҳои асосии плёнкаҳое, ки аз микросхемаҳои дар ҳарорати гуногун ба вуҷуд омадаанд, аслан якхелаанд ва ҷузъҳои асосии филмҳо Fe, Cr, Ni, Mo, O, N ва C мебошанд. Аз ин рӯ, ҷузъҳои асосии қабати плёнка Fe мебошанд. , Cr, Ni, Mo, O, N ва C. Зарф бо оксидҳои Cr, оксидҳои Fe ва гидроксидҳо ва миқдори ками оксидҳои Ni ва Mo.
Спектрҳои пурраи XPS 2205 DSS, ки дар ҳароратҳои гуногун гирифта шудаанд.а) 30°С, б) 45°С, (в) 60°С, (г) 75°С.
Таркиби асосии плёнка ба хосиятхои термодинамикии пайвастагихои плёнкаи пассивкунанда вобаста аст.Мувофиқи энергияи пайвастшавии элементҳои асосӣ дар қабати филм, ки дар ҷадвал оварда шудаанд.6, дида мешавад, ки қуллаҳои спектралии хоси Cr2p3/2 ба металлҳои Cr0 (573,7 ± 0,2 эВ), Cr2O3 (574,5 ± 0,3 эВ) ва Cr (OH)3 (575,4 ± 0, 1 эВ) тақсим мешаванд. ки дар расми 8а нишон дода шудааст, ки дар он оксиди аз элементи Cr ба вучуд омада ҷузъи асосии плёнка мебошад, ки дар муқовимат ба зангзании плёнка ва кори электрохимиявии он нақши муҳим дорад.Шиддати нисбии Қуллаи Cr2O3 дар қабати плёнка нисбат ба Cr(OH)3 зиёдтар аст.Аммо дар баробари баланд шудани ҳарорати маҳлули сахт қуллаи нисбии Cr2O3 тадриҷан заиф мешавад, дар ҳоле ки қуллаи нисбии Cr(OH)3 тадриҷан зиёд мешавад, ки ин аз табдили ошкори Cr3+ дар қабати плёнка аз Cr2O3 ба Cr(OH) шаҳодат медиҳад. 3 ва харорати махлул баланд мешавад.
Энергияи пайвастшавии қуллаҳои спектри хоси Fe2p3/2 асосан аз чор қуллаи ҳолати металлии Fe0 (706,4 ± 0,2 эВ), Fe3O4 (707,5 ± 0,2 эВ), FeO (709,5 ± 0,1 эВ) ва FeOOH (713,1) иборат аст. eV) ± 0,3 эВ), чи тавре ки дар расми 8б нишон дода шудааст, Fe асосан дар плёнкаи хосилшуда дар шакли Fe2+ ва Fe3+ мавчуд аст.Fe2+ аз FeO дар қуллаҳои энергетикии ҳатмӣ дар Fe(II) бартарӣ дорад, дар ҳоле ки пайвастагиҳои Fe3O4 ва Fe(III) FeOOH дар қуллаҳои баландтари энергияи ҳатмӣ бартарӣ доранд48,49.Шиддати нисбии қуллаи Fe3+ нисбат ба Fe2+ баландтар аст, аммо шиддатнокии нисбии қуллаи Fe3+ бо баланд шудани ҳарорати маҳлул коҳиш меёбад ва шиддатнокии нисбии қуллаи Fe2+ меафзояд, ки ин нишон медиҳад, ки моддаи асосии қабати плёнка аз Fe3+ ба Fe2+ барои баланд бардоштани ҳарорати маҳлул.
Қуллаҳои спектралии хоси Mo3d5/2 асосан аз ду мавқеъи қуллаи Mo3d5/2 ва Mo3d3/243,50 иборатанд, дар ҳоле ки Mo3d5/2 дорои Мо металлӣ (227,5 ± 0,3 эВ), Mo4+ (228,9 ± 0,2 эВ) ва Mo6+ ( 220,34 В) мебошад. ), дар ҳоле ки Mo3d3/2 инчунин дорои Mo металлӣ (230,4 ± 0,1 эВ), Mo4+ (231,5 ± 0,2 эВ) ва Mo6+ (232, 8 ± 0,1 эВ), тавре ки дар расми 8c нишон дода шудааст, бинобар ин элементҳои Mo дар зиёда аз се валентӣ мавҷуданд. ҳолати қабати филм.Энергияҳои пайвастшавии қуллаҳои спектралии хоси Ni2p3/2 мутаносибан аз Ni0 (852,4 ± 0,2 эВ) ва NiO (854,1 ± 0,2 эВ) иборатанд, ки дар расми 8г нишон дода шудааст.Қуллаи хоси N1s аз N (399,6 ± 0,3 эВ) иборат аст, ки дар расми 8d нишон дода шудааст.Қуллаҳои хоси O1s ба O2- (529,7 ± 0,2 эВ), OH- (531,2 ± 0,2 эВ) ва H2O (531,8 ± 0,3 эВ) дохил мешаванд, тавре ки дар расм нишон дода шудааст. Қисмҳои асосии қабати филм (OH- ва O2 -) мебошанд. , ки асосан барои оксидшавӣ ё оксидшавии гидрогени Cr ва Fe дар қабати филм истифода мешаванд.Шиддати нисбии OH- дар баробари баланд шудани харорат аз 30°С то 75°С хеле зиёд шуд.Бинобар ин, бо баланд шудани харорат таркиби асосии моддии О2- дар кабати плёнка аз О2- ба OH- ва О2- тагйир меёбад.
Дар расм.Дар расми 9 морфологияи сатҳи микроскопии намунаи 2205 DSS пас аз поляризатсияи потенсиалии динамикӣ дар маҳлули модели дорои 100 г/л Cl- ва CO2 тофта нишон дода шудааст.Мумкин аст, ки дар сатњи намунањои дар њароратњои гуногун поляризатсияшуда чоњи зангзании дараљањои гуногун пайдо мешаванд, ки ин дар мањлули ионњои хашмгин ба вуљуд меояд ва бо баланд шудани њарорати мањлул зангзании љиддитар дар ќисмњо ба амал меояд. сатҳи намунаҳо.субстрат.Микдори чукурй ба хар вохиди майдон ва чукурии марказхои зангзанй зиёд мешавад.
Хатҳои зангзании 2205 DSS дар маҳлулҳои намунавӣ дорои 100 г/л Cl- ва CO2 тофта дар ҳароратҳои гуногун (a) 30°C, (b) 45°C, (c) 60°C, (d) 75°C c.
Аз ин рӯ, баланд шудани ҳарорат фаъолияти ҳар як ҷузъи ДСС зиёд мешавад, инчунин фаъолнокии ионҳои агрессивӣ дар муҳити агрессивӣ зиёд шуда, ба сатҳи муайяни намуна зарар мерасонад, ки фаъолнокии чуқуриро зиёд мекунад., ва пайдоиши чукурхои зангзанй зиёд мешавад.Суръати хосилшавии махсулот зиёд шуда, тобовар ба зангзании материал паст мешавад51,52,53,54,55.
Дар расм.Дар расми 10 морфология ва чуқурии чуқурии намунаи 2205 DSS бо умқи ултра баланди микроскопи рақамии оптикии майдон поляризатсия карда шудааст.Аз анҷир.Дар расми 10а нишон медиҳад, ки дар атрофи чоҳҳои калон чоҳҳои хурдтари зангзанӣ низ пайдо шудаанд, ки ин нишон медиҳад, ки плёнкаи пассиватсионӣ дар сатҳи намуна бо пайдоиши чоҳҳои зангзанӣ дар зичии ҷорӣ қисман нобуд шудааст ва умқи максималии чоҳ 12,9 микрон буд.чи тавре ки дар расми 10б нишон дода шудааст.
DSS муқовимати беҳтари зангзаниро нишон медиҳад, сабаби асосӣ дар он аст, ки филми дар сатҳи пӯлод ташаккулёфта дар маҳлул хуб муҳофизат карда мешавад, Мотт-Шотки, мувофиқи натиҷаҳои XPS дар боло ва адабиёти марбут 13,56,57,58, филм асосан аз зерин мегузарад Ин раванди оксидшавии Fe ва Cr мебошад.
Fe2+ дар интерфейси 53 байни филм ва маҳлул ба осонӣ об мешавад ва боришот мекунад ва раванди реаксияи катодӣ чунин аст:
Дар холати зангзананда плёнкаи дукабатаи конструкционй ба вучуд меояд, ки он асосан аз кабати дарунии оксидхои охану хром ва кабати гидроксиди берунй иборат буда, одатан дар сурохихои плёнка ионхо меафзоянд.Таркиби химиявии плёнкаи пассивкунанда ба хосиятхои нимнокилии он алокаманд аст, ки онро хатти каљи Мотт-Шотки гувоњї медињад, ки таркиби плёнкаи пассивкунанда навъи n+p буда, дорои хусусиятњои биполярї мебошад.Натиҷаҳои XPS нишон медиҳанд, ки қабати берунии филми пассиватсионӣ асосан аз оксидҳои Fe ва гидроксидҳо иборат аст, ки хосиятҳои нимноқилҳои навъи n доранд ва қабати дарунӣ асосан аз оксидҳои Cr ва гидроксидҳо, ки хосиятҳои нимноқилҳои навъи p доранд.
2205 DSS аз сабаби мундариҷаи баланди Cr17.54 муқовимати баланд дорад ва аз сабаби зангзании галвании микроскопӣ55 дар байни сохторҳои дуплексӣ дараҷаҳои гуногуни чуқурӣ нишон медиҳад.Коррозияи пиртинг яке аз навъҳои маъмултарини зангзанӣ дар DSS мебошад ва ҳарорат яке аз омилҳои муҳими таъсиррасонӣ ба рафтори зангзании чуқурӣ буда, ба равандҳои термодинамикӣ ва кинетикии реаксияи DSS таъсир мерасонад60,61.Одатан, дар маҳлули тақлидшуда бо консентратсияи баланди Cl- ва CO2-и тофта, ҳарорат инчунин ба ташаккули чуқурӣ ва оғози тарқишҳо ҳангоми крекинги зангзании стресс дар зери крекинги зангзании стресс таъсир мерасонад ва ҳарорати критикии чоҳ барои арзёбӣ муайян карда мешавад. муқовимат ба зангзании.DSS.Мавод, ки ҳассосияти матритсаи металлиро ба ҳарорат инъикос мекунад, одатан ҳамчун як истинод муҳим дар интихоби мавод дар барномаҳои муҳандисӣ истифода мешавад.Ҳарорати миёнаи критикии чуқурии 2205 DSS дар маҳлули тақлидшуда 66,9 ° C аст, ки аз пӯлоди зангногир Super 13Cr бо 3,5% NaCl 25,6 ° C баландтар аст, аммо умқи максималии чуқурӣ ба 12,9 мкм62 расид.Натиҷаҳои электрохимиявӣ боз тасдиқ карданд, ки минтақаҳои уфуқии кунҷи фаза ва басомад бо афзоиши ҳарорат танг мешаванд ва баробари аз 79° то 58° кам шудани кунҷи фаза арзиши |Z|аз 1,26×104 то 1,58×103 Ом см2 кам мешавад.муқовимати интиқоли заряд Rct аз 2,958 1014 то 2,541 103 Ом см2, муқовимати маҳлул Rs аз 2,953 то 2,469 Ом см2, муқовимати плёнка Rf аз 5,430 10-4 см2 то 1,147 10-3 см2 кам шуд.Ноқилнокии маҳлули агрессивӣ зиёд мешавад, устувории қабати плёнкаи матритсаи металлӣ паст мешавад, он ба осонӣ об мешавад ва мешиканад.Зичии чараёни худкоррозия аз 1,482 то 2,893×10-6 А см-2 афзуда, потенсиали худкоррозия аз -0,532 то -0,621 В кам шуд.Дидан мумкин аст, ки тагйирёбии харорат ба бутунй ва зичии кабати плёнка таъсир мерасонад.
Баръакс, консентратсияи баланди Cl- ва маҳлули тофтаи СО2 тадриҷан қобилияти адсорбсияи Cl-ро дар сатҳи қабати пассиватсия бо баланд шудани ҳарорат зиёд мекунанд, устувории плёнкаи пассиватсия ноустувор мегардад ва таъсири муҳофизатӣ ба субстрат заифтар мешавад ва ҳассосият ба чоҳ зиёд мешавад.Дар ин маврид фаъолияти ионхои зангзананда дар махлул зиёд шуда, таркиби оксиген кам мешавад ва зуд баркарор кардани плёнкаи сатхи маводи зангзананда душвор аст, ки барои адсорбсияи минбаъдаи ионхои зангзананда дар сатх шароити мусоидтар ба вучуд меорад.Кам кардани мавод 63.Робинсон ва дигарон.[64] нишон додааст, ки бо баланд шудани харорати махлул суръати афзоиши чукурчахо тезонида, суръати диффузияи ионхо дар махлул низ меафзояд.Вақте ки ҳарорат то 65 °С баланд мешавад, обшавии оксиген дар маҳлули дорои Cl-ионҳо ҷараёни реаксияи катодро суст мекунад, суръати кӯзаҳо кам мешавад.Han20 таъсири ҳароратро ба рафтори зангзании пӯлоди зангногир 2205 дар муҳити CO2 таҳқиқ кард.Натиҷаҳо нишон доданд, ки баландшавии ҳарорат миқдори маҳсулоти зангзанӣ ва майдони холигии решавӣ дар сатҳи маводро зиёд мекунад.Ба хамин тарик, хангоми то 150° боло рафтани харорат плёнкаи оксиди руи замин канда мешавад ва зичии кратерхо аз хама зиёд аст.Lu4 таъсири ҳароратро ба рафтори зангзании пӯлоди зангногир дуплекси 2205 аз пассиватсия то фаъолсозӣ дар муҳити геотермалии дорои CO2 таҳқиқ кард.Натиҷаҳои онҳо нишон медиҳанд, ки дар ҳарорати санҷиши зери 150 °C, плёнкаи ҳосилшуда дорои сохтори аморфӣ мебошад ва интерфейси ботинӣ дорои қабати бойи никел ва дар ҳарорати 300 °C, маҳсулоти зангзании натиҷа сохтори наномикёс дорад. .-поликристалии FeCr2O4, CrOOH ва NiFe2O4.
Дар расм.11 диаграммаи раванди зангзанӣ ва ташаккули филми 2205 DSS мебошад.Пеш аз истифода, 2205 DSS дар атмосфера филми пассивкунандаро ташкил медиҳад.Пас аз ғарқ шудан дар муҳите, ки маҳлули дорои маҳлулҳои дорои миқдори зиёди Cl- ва CO2-ро тақлид мекунад, сатҳи он зуд бо ионҳои гуногуни хашмгин (Cl-, CO32- ва ғайра) иҳота мешавад.).Ҷ.Банас 65 ба хулосае омад, ки дар муҳити ҳамзамон СО2 мавҷуд аст, устувории плёнкаи пассивкунанда дар рӯи мавод бо мурури замон коҳиш меёбад ва кислотаи карбонӣ ҳосилшуда ба зиёд шудани гузарониши ионҳо дар пассиватсия майл дорад. қабат.плёнка ва тезонидани обшавии ионхо дар плёнкаи пассивкунй.филми пассивкунанда.Ҳамин тариқ, қабати плёнкаи рӯи намуна дар марҳилаи мувозинати динамикии обшавӣ ва репассиватсия қарор дорад66, Cl- суръати ташаккули қабати плёнкаи рӯизаминиро коҳиш медиҳад ва дар майдони ҳамшафати сатҳи плёнка чоҳҳои хурде пайдо мешаванд. дар расми 3 нишон дода шудааст. Нишон диҳед.Чи тавре ки дар расми 11а ва б нишон дода шудааст, дар як вакт чоххои хурди зангзании ноустувор пайдо мешаванд.Дар баробари баланд шудани харорат фаъолияти ионхои зангзананда дар махлул дар кабати плёнка меафзояд ва чукурии чукурхои хурди ноустувор то он даме, ки кабати плёнка бо қабати шаффоф пурра дарояд, меафзояд, ки дар расми 11в нишон дода шудааст.Бо афзоиши минбаъдаи ҳарорати муҳити ҳалшаванда, таркиби СО2 дар маҳлул суръат мегирад, ки ин боиси паст шудани арзиши рН маҳлул, зиёд шудани зичии хурдтарин чоҳҳои зангзании ноустувор дар сатҳи SPP мегардад. , умқи чоҳҳои зангзании ибтидоӣ васеъ ва амиқтар мешавад ва плёнкаи пассивкунӣ дар сатҳи намуна Бо кам шудани ғафсӣ, плёнкаи пассивкунанда ба чуқурӣ бештар майл мекунад, ки дар расми 11d нишон дода шудааст.Ва натичахои электрохимиявй ба таври илова тасдик карданд, ки тагйир ёфтани харорат ба бутунй ва зичии плёнка таъсири муайян мерасонад.Ҳамин тариқ, дидан мумкин аст, ки зангзании маҳлулҳои бо СО2 сершуда, ки дорои консентратсияи баланди Cl- мебошанд, аз зангзании маҳлулҳои дорои консентратсияи пасти Cl-67,68 хеле фарқ мекунад.
Раванди зангзании 2205 DSS бо ташаккул ва нобуд кардани филми нав.(а) Раванди 1, (б) Раванди 2, (в) Раванди 3, (г) Раванди 4.
Ҳарорати миёнаи критикии чуқурии 2205 DSS дар маҳлули тақлидшуда дорои 100 г/л Cl- ва CO2 тофта 66,9 ℃ ва умқи максималии чуқурӣ 12,9 микрон аст, ки муқовимат ба зангзании 2205 DSSро коҳиш медиҳад ва ҳассосиятро ба чоҳ зиёд мекунад.баландшавии ҳарорат.
Вақти фиристодан: феврал-16-2023