Spas ji bo serdana Nature.com.Hûn guhertoyek gerokek bi piştgirîya CSS-ya sînorkirî bikar tînin.Ji bo ezmûna çêtirîn, em pêşniyar dikin ku hûn gerokek nûvekirî bikar bînin (an jî Moda Lihevhatinê ya di Internet Explorer de neçalak bikin).Wekî din, ji bo ku piştgirîya domdar misoger bike, em malperê bêyî şêwaz û JavaScript nîşan didin.
Carouselek ji sê slaytan yekcar nîşan dide.Bişkokên Pêşî û Paşê bikar bînin da ku di yek carê de di nav sê slaytan de bigerin, an jî bişkokên sliderê yên li dawiyê bikar bînin da ku di her carê de di sê slaytan de bigerin.
Duplex 2205 pola zengarnegir (DSS) ji ber strukturê xweya dupleks a tîpîk xwedan berxwedana korozyonê ya baş e, lê hawîrdora neft û gazê ya ku zêde CO2-ê dihewîne, dibe sedema dereceyên cûda yên korozyonê, nemaze piting, ku bi giranî ewlehî û pêbaweriya neft û xwezayî tehdîd dike. sepanên gazê.pêşveçûna gazê.Di vê xebatê de, ceribandinek immersion û ceribandinek elektrokîmyayî bi hev re bi mîkroskopiya konfokal a lazer û spektroskopiya fotoelektronê ya tîrêjê re têne bikar anîn.Encaman destnîşan kir ku germahiya krîtîk a navîn ji bo pitting 2205 DSS 66,9 °C bû.Gava ku germahî ji 66.9℃ bilindtir e, potansiyela hilweşîna pitingê, navbera pasîvasyonê û potansiyela xwe-korozyonê kêm dibe, mezinahiya tîrêjê ya pasîvasyonê zêde dibe, û hesasiya pitingê zêde dibe.Bi zêdebûna germahiyê re, tîrêjê kemera kapasîtîf 2205 DSS kêm dibe, berxwedana rûkal û berxwedana veguheztina barkê hêdî hêdî kêm dibe, û dendika hilgirên xêrxwaz û pejirandî di qata fîlimê ya hilberê de bi taybetmendiyên n + p-bipolar jî. zêde dibe, naveroka oksîtên Cr di tebeqeya hundurîn a fîlimê de kêm dibe, naveroka oksîdê Fe di qata derve de zêde dibe, hilweşîna qata fîlimê zêde dibe, îstîqrar kêm dibe, hejmara qutiyan û mezinahiya porê zêde dibe.
Di çarçeweya geşepêdana bilez a aborî û civakî û pêşkeftina civakî de, daxwaza ji bo çavkaniyên neft û gazê her ku diçe zêde dibe, ku pêşveçûna neft û gazê neçar dike ku gav bi gav ber bi deverên başûr-rojava û deryayî yên ku şert û mercên girantir û hawîrdorê ne, veguhêzin, lewra şert û mercên xebatê yên tuba downhole her ku diçe girantir dibe..Xerabûna 1,2,3.Di warê lêgerîna neft û gazê de, dema ku zêdebûna CO2 4 û şorbûn û naveroka klorê 5, 6 di şilava hilberandî de, lûleya pola ya karbonê ya normal 7 bi korozyonek cidî re rû bi rû dibe, hetta heke astengkerên korozyonê di xêza boriyê de werin pomp kirin. korozyon nikare bi bandor were tepisandin pola êdî nikare hewcedariyên xebata dirêj-dirêj di hawîrdorên CO28,9,10-ê yên korozîf ên dijwar de bicîh bîne.Lekolînwan berê xwe dan polayên zengarnegir duplex (DSS) yên ku bi berxwedana korozyonê çêtir in.2205 DSS, naveroka ferît û austenitê di pola de bi qasî 50%, xwedan taybetmendiyên mekanîkî yên hêja û berxwedana korozyonê ye, fîlima pasîvkirina rûkalê zexm e, xwedan berxwedana korozyonê ya bêhempa ye, biha ji ya aligirên nîkel-based 11 kêmtir e. , 12. Ji ber vê yekê, 2205 DSS bi gelemperî wekî keştiya zextê di hawîrdora korozîf de, qalikê bîrê neftê di hawîrdora CO2-ê de, sarkerê avê ji bo pergala kondensasyonê di nefta deryayê û zeviyên kîmyewî de 13, 14, 15, lê 2205 DSS jî dikare xwedan perforasyona korozîf be. di xizmetê de.
Heya nuha, gelek lêkolînên korozyona CO2- û Cl-pitting 2205 DSS li welat û derveyî welêt hatine kirin [16,17,18].Ebrahîmî19 dît ku lê zêdekirina xwêya dîkromat a potassiumê li çareseriyek NaCl dikare pitting 2205 DSS asteng bike, û zêdebûna giraniya dîkromata potassium germahiya krîtîk ya 2205 DSS pitting zêde dike.Lêbelê, potansiyela qutbûnê ya 2205 DSS ji ber lêzêdekirina hin hûrgelek NaCl li potassium dichromate zêde dibe û bi zêdebûna giraniya NaCl re kêm dibe.Han20 nîşan dide ku di 30 heta 120 ° C de, strukturê fîlima pasîvkirina 2205 DSS tevliheviyek ji qata hundurîn a Cr2O3, qata derve ya FeO, û Cr-ya dewlemend e;dema ku germahî digihîje 150 °C, fîlima pasîvasyonê dihele., avahiya hundir diguhere Cr2O3 û Cr(OH)3, û tebeqeya derve dibe oksît Fe(II,III) û hîdroksîd Fe(III).Peguet21 dît ku qutiya rawestayî ya pola zengarnegir S2205 di çareseriya NaCl de bi gelemperî ne li binê germahiya qulikê ya krîtîk (CPT) lê di rêza germahiya veguherînê de (TTI) pêk tê.Thiadi22 destnîşan kir ku her ku giraniya NaCl zêde dibe, berxwedana korozyonê ya S2205 DSS bi girîngî kêm dibe, û her ku potansiyela serîlêdanê negatîftir bibe, berxwedana korozyonê ya materyalê xirabtir dibe.
Di vê gotarê de, şopandina potansiyela dînamîkî, spektroskopiya impedansê, potansiyela domdar, kurba Mott-Schottky û mîkroskopiya elektronê ya optîkî ji bo lêkolîna bandora şorbûna bilind, giraniya Cl- û germahiya bilind li ser tevgera korozyonê ya 2205 DSS hatine bikar anîn.û spektroskopiya fotoelektronê, ku bingehek teorîkî ji bo xebata ewledar a 2205 DSS di hawîrdorên neft û gazê yên ku CO2 hene peyda dike.
Materyalên ceribandinê ji pola dermankirî ya çareseriyê 2205 DSS (pola pola 110ksi) tê hilbijartin, û pêkhateya kîmyewî ya sereke di Tablo 1 de tê destnîşan kirin.
Mezinahiya nimûneya elektrokîmyayî 10 mm × 10 mm × 5 mm e, ew bi acetonê tê paqij kirin da ku rûn û etanolê bêkêmasî jê bibe û hişk bibe.Pişta perçeya ceribandinê tê rijandin da ku dirêjahiya guncan a têla sifir girêbide.Piştî weldingê, multimeterek (VC9801A) bikar bînin da ku guheztina elektrîkê ya perçeya ceribandinê ya wellandî kontrol bikin, û dûv re rûbera nexebitî bi epoksiyê mor bikin.400#, 600#, 800#, 1200#, 2000# kaxiza avê ya karbîdê sîlîkonê bikar bînin da ku rûyê xebatê li ser makîneya polkirinê bi 0.25um pîvazkirina rûkalê ra≤1.6um vekin, û di dawiyê de paqij bikin û têxin termostatê. .
Stasyonek karek elektrokîmyayî ya Priston (P4000A) bi pergalek sê-elektrod hate bikar anîn.Elektrodek platîn (Pt) bi qadeke 1 cm2 wekî elektroda alîkar, DSS 2205 (bi qadeke 1 cm2) wekî elektrodek xebitandinê hate bikar anîn, û elektrodek referansê (Ag/AgCl) hate bikar anîn. bikaranîn.Çareseriya modela ku di testê de hatî bikar anîn li gorî (Table 2) hate amadekirin.Berî ceribandinê, çareseriyek N2 ya paqijiya bilind (99,99%) 1 demjimêr hate derbas kirin, û dûv re CO2 30 hûrdem derbas bû da ku çareseriyê deoksîjen bike., û CO2 di çareseriyê de her dem di rewşek têrbûnê de bû.
Pêşîn, nimûneyê di tanka ku tê de çareseriya testê tê de bi cîh bikin, û wê li serşokê avê bi germahiya domdar bixin.Germahiya mîhengê ya destpêkê 2 ° C ye, û bilindbûna germahiyê bi rêjeya 1 ° C / min tê kontrol kirin, û rêjeya germê tê kontrol kirin.li 2-80 ° C.Celsius.Îmtîhan bi potansiyelek domdar (-0,6142 Vs.Ag/AgCl) dest pê dike û kêşeya testê kelek It e.Li gorî standarda ceribandina germahiya qulikê ya krîtîk, kêşeya It dikare were zanîn.Germahiya ku tê de dendika niha digihêje 100 μA/cm2, jê re germahiya krîtîk a pittingê tê gotin.Germahiya krîtîk a navîn a ji bo pitting 66,9 °C ye.Germahiya ceribandinê ji bo kevroşka polarîzasyonê û spektruma impedansê bi rêzdarî 30°C, 45°C, 60°C û 75°C hatin hilbijartin, û ceribandin sê caran di binê heman şert û mercên nimûneyê de hate dubare kirin da ku devjeniyên gengaz kêm bikin.
Nimûneyek metal a ku ji çareseriyê re xuya bû, pêşî li potansiyelek katodê (-1,3 V) 5 hûrdem hate polarîze kirin berî ceribandina kulîlka polarîzasyona potensiodînamîka ku fîlima oksîdê ya ku li ser rûyê xebatê ya nimûneyê hatî çêkirin ji holê rabike, û dûv re li potansiyelek dorhêla vekirî ya 1 demjimêr heya ku voltaja korozyonê neyê damezrandin.Rêjeya şopandinê ya kurba polarîzasyona potansiyela dînamîkî li 0.333mV/s hate danîn, û potansiyela navberê ya şopandinê li hember -0.3~1.2V li hember OCP hate danîn.Ji bo rastbûna testê, heman şertên testê 3 caran dubare kirin.
Nermalava ceribandina spektrêya impedance - Versa Studio.Test yekem car di potansiyelek dorhêla vekirî ya domdar de hate kirin, amplitude ya voltaja tevliheviya guhezbar li 10 mV hate danîn, û frekansa pîvandinê li 10-2-105 Hz hate danîn.daneyên spektrê piştî ceribandinê.
Pêvajoya ceribandina kembera dema niha: Li gorî encamên kêşeya polarîzasyona anodîk potansiyelên cihêreng ên pasîvasyonê hilbijêrin, kavila It li potansiyela domdar bipîvin, û keviya logarîtmaya ducarî bicîh bikin da ku ji bo analîza fîlimê keviya qertafa pêgirtî hesab bikin.mekanîzmaya damezrandina fîlima pasîvkirinê.
Piştî ku voltaja dorhêla vekirî stabîlîze bû, ceribandinek kêşeya Mott-Schottky bikin.Rêjeya şopandina potansiyela 1.0~-1.0V (vS.Ag/AgCl), rêjeya şopandinê 20mV/s, frekansa ceribandinê li 1000Hz hatî danîn, sînyala heyecanê 5mV.
Spektroskopiya fotoelektron a tîrêjê (XPS) (ESCALAB 250Xi, UK) bikar bînin da ku pêkhate û rewşa kîmyewî ya fîlima pasîvasyona rûkalê piştî 2205 damezrandina fîlima DSS-ê bişopînin û bi karanîna nermalava çêtirîn pêvajoya pez-fitê ya daneya pîvandinê bikin.bi databasên spektrên atomê û wêjeya têkildar23 re were berhev kirin û bi karanîna C1s (284.8 eV) hatine pîvandin.Morfolojiya korozyonê û kûrahiya çalên li ser nimûneyan bi karanîna mîkroskopa dîjîtal a optîkî ya ultra-kûr (Zeiss Smart Zoom5, Almanya) hate destnîşan kirin.
Nimûne bi heman potansiyelê (-0,6142 V rel. Ag/AgCl) bi rêbaza potansiyela domdar ve hate ceribandin û kêşeya heyî ya korozyonê bi demê re hate tomar kirin.Li gorî standarda testa CPT, bi zêdebûna germahiyê re dendika polarîzasyonê hêdî hêdî zêde dibe.1 di nav çareseriyek simulasyonê de ku 100 g/L Cl- û CO2 têrbûyî heye, germahiya krîtîk a 2205 DSS nîşan dide.Tê dîtin ku di germahiya nizm a çareseriyê de, bi zêdebûna dema ceribandinê re dendika heyî bi pratîkî nayê guheztin.Û gava ku germahiya çareseriyê bi nirxek diyarkirî zêde bû, tîrêjiya niha bi lez zêde bû, ev nîşan dide ku rêjeya hilweşîna fîlima pasîf bi zêdebûna germahiya çareseriyê re zêde dibe.Dema ku germahiya çareseriya hişk ji 2°C berbi 67°C were zêdekirin, tîrêjiya polarîzasyonê ya 2205DSS heya 100µA/cm2 zêde dibe, û germahiya krîtîk a navîn a 2205DSS 66,9°C ye, ku bi qasî 16,6°C ye. ji 2205DSS bilindtir e.standard 3,5 wt.% NaCl (0,7 V)26.Germahiya qulikê ya krîtîk bi potansiyela ku di dema pîvandinê de hatî bikar anîn ve girêdayî ye: her ku potansiyela hatî sepandin kêmtir be, ew qas germahiya qulikê ya krîtîk a pîvandî bilindtir dibe.
Kûreya germahiya krîtîk a polayê zengarnegir 2205 duplex di nav çareseriyek simulasyonê de ku 100 g/L Cl– û CO2 têrbûyî vedihewîne.
Li ser hêjîrê.2 nexşeyên impedansê yên ac 2205 DSS di çareseriyên simulasyonê de ku 100 g/L Cl- û CO2 têrbûyî di germahiyên cihêreng de vedihewîne nîşan dide.Tê dîtin ku diyagrama Nyquist ya 2205DSS-ê di germahiyên cihêreng de ji kevanên berxwedan-kapasîteyên frekansa bilind, frekansa navîn û frekansa kêm pêk tê, û kevanên berxwedan-kapasîteyê ne nîvdor in.Radyoya kemera kapasîtîf nirxa berxwedanê ya fîlima pasîvkirinê û nirxa berxwedana veguheztina barkirinê di dema reaksiyona elektrodê de nîşan dide.Bi gelemperî tê pejirandin ku her ku tîrêjê kevana kapasîteyê mezintir be, berxwedana korozyonê ya substrata metal di çareseriyê de çêtir e27.Di germahiya çareseriyê de 30 °C, li ser diyagrama Nyquist tîrêjê kevana kapasîtîf û goşeya qonaxê ya li ser diyagrama modula impedansê |Z|Bode herî bilind e û korozyona 2205 DSS ya herî kêm e.Her ku germahiya çareseriyê zêde dibe, |Z|modula impedansê, tîrêjê kemerê û berxwedana çareseriyê kêm dibe, ji bilî vê, goşeya qonaxê jî ji 79 Ω dadikeve 58 Ω li herêma frekansa navîn, lûtkeyek fireh û tebeqeyek hundurîn a qelş û tebeqeya derve ya tîrêj (poroz) nîşan dide. taybetiyên fîlmeke pasîf a nehomojen28.Ji ber vê yekê, her ku germahî zêde dibe, fîlima pasîvasyonê ya ku li ser rûyê substrata metalê pêk tê dihele û diqelişe, ku ev taybetmendiyên parastinê yên substratê qels dike û berxwedana korozyonê ya materyalê xirab dike29.
Bi karanîna nermalava ZSimDeme ji bo berhevkirina daneya spekrûma impedansê, çerxa wekhev a bicîbûyî di Fig. 330 de tê xuyang kirin, ku Rs berxwedana çareseriya simulkirî ye, Q1 kapasîteya fîlimê ye, Rf berxwedana fîlima pasîfker a hatî hilberandin, Q2 ducar e. kapasîteya qatê, û Rct berxwedana veguhestina barkirinê ye.Ji encamên lihevhatina di tabloyê de.3 nîşan dide ku her ku germahiya çareseriya simulkirî zêde dibe, nirxa n1 ji 0,841-ê dadikeve 0,769-an, ku ev yek zêdebûna valahiya di navbera kondensatorên du-tebeq û kêmbûna tîrêjê de destnîşan dike.Berxwedana veguhastina barkirinê Rct hêdî hêdî ji 2.958 × 1014 daket 2.541 × 103 Ω cm2, ku kêmbûnek gav bi gav di berxwedana korozyonê ya materyalê de destnîşan kir.Berxwedana Rs ya çareseriyê ji 2,953 daket 2,469 Ω cm2, û kapasîteya Q2 ya fîlima pasîvkirinê ji 5,430 10-4 berbi 1,147 10-3 Ω cm2 kêm bû, rêgirtina çareseriyê zêde bû, aramiya fîlima pasîvker kêm bû. , û çareseriya Cl-, SO42-, û hwd.) di navgîniyê de zêde dibe, ku hilweşîna fîlima pasîfker31 bileztir dike.Ev dibe sedema kêmbûna berxwedana fîlimê Rf (ji 4662 ber 849 Ω cm2) û kêmbûna berxwedana polarîzasyonê Rp (Rct+Rf) ku li ser rûyê pola zengarnegir duplex pêk tê.
Ji ber vê yekê, germahiya çareseriyê bandorê li berxwedana korozyonê ya DSS 2205 dike. Di germahiyek nizm ya çareseriyê de, pêvajoyek reaksiyonê di navbera katod û anodê de di hebûna Fe2 + de çêdibe, ku ev yek dibe alîkar ku bilez hilweşîn û korozyonê çêbike. anodê, û her weha pasîvkirina fîlima ku li ser rûxê hatî çêkirin, Tişta tamtir û bilindtir, veguheztina berdêla berxwedanê ya mezin di navbera çareyan de, hilweşîna matrixa metalê hêdî dike û berxwedana korozyonê çêtir nîşan dide.Her ku germahiya çareseriyê zêde dibe, berxwedana li hember veguheztina barkirinê Rct kêm dibe, rêjeya reaksiyonê ya di navbera îyonên di çareseriyê de bileztir dibe, û rêjeya belavbûna îyonên êrîşkar bileztir dibe, ji ber vê yekê hilberên korozyonê yên destpêkê dîsa li ser rûberê substrate ji rûerdê substrate metal.Fîlmek pasîfker a ziravtir taybetmendiyên parastinê yên substratê qels dike.
Li ser hêjîrê.Xiflteya 4 kelûpelên potansiyela potansiyela dînamîkî ya 2205 DSS-ê di çareseriyên simulasyonê de ku 100 g/L Cl– û CO2 têrbûyî di germahiyên cihêreng de vedihewîne nîşan dide.Ji jimarê tê dîtin ku gava potansiyel di nav rêza -0,4 heta 0,9 V de be, di germahiyên cihê de kelûpelên anodê xwedan herêmên pasîfasyonê yên eşkere ne, û potansiyela xwe-korozyonê bi qasî -0,7 heta -0,5 V ye. tîrêjê heya 100 μA/cm233 heyamê zêde dike, kêşa anodê bi gelemperî jê re potansiyela pitinê (Eb an Etra) tê gotin.Her ku germahî zêde dibe, navbera pasîvasyonê kêm dibe, potansiyela xwe-korozyonê kêm dibe, tîrêjiya niha ya korozyonê ber bi zêdebûnê ve diçe, û keviya polarîzasyonê ber bi rastê ve diguhezîne, ku ev yek destnîşan dike ku fîlima ku ji hêla DSS 2205 ve di çareseriya simulasyonê de hatî çêkirin çalak e. çalakî.naveroka 100 g/l Cl– û CO2 têrbûyî, hesasiyeta li hember korozyonê zêde dike, bi îyonên êrîşkar bi hêsanî zirarê dibîne, ku dibe sedema zêdebûna korozyona matrixa metal û kêmbûna berxwedana korozyonê.
Ji Tablo 4 tê dîtin ku dema ku germahî ji 30 °C berbi 45 °C bilind dibe, potansiyela zêdepasîvbûnê ya têkildar hinekî kêm dibe, lê tîrêjiya dema derbasbûnê ya mezinahiya têkildar bi girîngî zêde dibe, û destnîşan dike ku parastina fîlima pasîvkirinê di bin van de. şert û mercên germê zêde dibin.Dema ku germahî digihîje 60°C, potansiyela qutbûnê ya têkildar pir kêm dibe, û her ku germahî zêde dibe ev meyl diyartir dibe.Pêdivî ye ku were zanîn ku di 75 ° C de lûtkeyek guhezbar a girîng di nîgarê de xuya dike, ku hebûna korozyona qulikê ya metastable li ser rûyê nimûneyê destnîşan dike.
Ji ber vê yekê, bi zêdebûna germahiya çareseriyê re, mîqdara oksîjena ku di çareseriyê de tê hilweşandin kêm dibe, nirxa pH ya rûyê fîlimê kêm dibe, û aramiya fîlima pasîvker kêm dibe.Digel vê yekê, her ku germahiya çareseriyê bilindtir be, çalakiya îyonên êrîşkar di çareseriyê de bilindtir dibe û rêjeya zirarê li qata fîlima rûkalê ya substratê jî bilindtir dibe.Oksîdên ku di tebeqeya fîlimê de çêdibin bi hêsanî dikevin û bi kationên di tebeqeya fîlimê de reaksiyonê dikin da ku pêkhateyên çareserker ava bikin, û îhtîmala qulbûnê zêde bikin.Ji ber ku tebeqeya fîlimê ya nûjenkirî bi rêkûpêk sist e, bandora parastinê ya li ser substratê hindik e, ku ev jî korozyona substratê metal zêde dike.Encamên ceribandina potansiyela polarîzasyona dînamîkî bi encamên spektroskopiya impedansê re hevaheng in.
Li ser hêjîrê.Xiflteya 5a nîşan dide ku ew ji bo 2205 DSS-ê di çareseriyek modela ku 100 g/L Cl– û CO2 têrbûyî vedihewîne de vedihewîne.Tîrêjiya herika pasîvasyonê wekî fonksiyona demê piştî polarîzasyonê di germahiyên cihêreng de 1 demjimêran di potansiyela -300 mV de (bi Ag / AgCl re têkildar) hate bidestxistin.Tê dîtin ku meyla tîrêjê ya pasîvasyonê ya 2205 DSS di heman potansiyel û germahiyên cihêreng de di bingeh de yek e, û meyl bi demê re hêdî hêdî kêm dibe û ber bi nermbûnê ve diçe.Her ku germ hêdî hêdî zêde bû, tîrêjiya 2205 DSS ya pasîvasyonê zêde bû, ku bi encamên polarîzasyonê re hevaheng bû, ku di heman demê de destnîşan kir ku taybetmendiyên parastinê yên tebeqeya fîlimê li ser binê metalê bi zêdebûna germahiya çareseriyê re kêm dibe.
Di heman potansiyela damezrandina fîlimê de û germahiyên cihêreng de kelûpelên potansiyostatîkî yên 2205 DSS.(a) Tîrêjiya niha beramberî demê, (b) Logarîtma mezinbûna fîlima pasîf.
Ji bo heman potansiyela damezrandina fîlimê, wekî ku di (1)34 de tê xuyang kirin, têkiliya di navbera tîrêjiya niha ya pasîvasyonê û demê de li germahiyên cihêreng lêkolîn bikin:
Cihê ku i di potansiyela damezrandina fîlimê de tîrêjiya niha ya pasîfasyonê ye, A/cm2.A qada elektroda xebatê ye, cm2.K tewra qertafa ku jê re hatiye çêkirin e.t dem, s
Li ser hêjîrê.5b ji bo 2205 DSS di germahiyên cihêreng de di heman potansiyela damezrandina fîlimê de kêşeyên logI û logt nîşan dide.Li gorî daneyên wêjeyê,35 dema ku xêz bi K = -1 ve diçe, tebeqeya fîlimê ya ku li ser rûyê substratê çêdibe zexmtir e û xwedan berxwedana korozyonê çêtir e li ser binê metalê.Û gava ku xêza rast K = -0,5 berjêr dibe, tebeqeya fîlimê ya ku li ser rûye çêdibe şil dibe, gelek kunên piçûk vedihewîne û xwedan berxwedana korozyonê ya qels e li ser binê metalê.Tê dîtin ku di 30°C, 45°C, 60°C, û 75°C de, avahîya qata fîlimê li gorî xêzika xêzkirî ya hilbijartî ji porên qelş berbi porên şêlandî diguhere.Li gorî Modela Kêmasiya Xalê (PDM) 36,37 tê dîtin ku potansiyela ku di dema ceribandinê de hatî sepandin bandorê li tîrêjiya heyî nake, ev destnîşan dike ku germahî rasterast bandorê li pîvandina tîrêjiya anodê di dema ceribandinê de dike, ji ber vê yekê herikîn bi zêdebûna germê re zêde dibe.çareserî, û dendika 2205 DSS zêde dibe, û berxwedana korozyonê kêm dibe.
Taybetmendiyên nîvconduktorê yên qata fîlima tenik a ku li ser DSS-ê hatî çêkirin bandorê li berxwedana wê ya korozyonê dike38, celebê nîvconductor û tîrêjê hilgirê tebeqeya fîlima tenik bandorê li şikestin û qutbûna qata fîlima nazik DSS39,40 dike ku kapasîteya C û E ya qata fîlima nazik a potansiyel têkiliya MS-ê têr dike, barê cîhê nîvconductor bi vî rengî tê hesibandin:
Di formulê de, ε destûrdana fîlima pasîvkirinê ya li germahiya odeyê ye, wekhevî 1230 e, ε0 destûrdana valahiya ye, bi qasî 8,85 × 10-14 F / cm, E barkirina duyemîn e (1,602 × 10-19 C) ;ND tîrêjiya n-tîpa xêrxwazên nîvconduktorê ye, cm–3, NA tîrêjiya pejirandî ya nîvconduktorê tîpa p ye, cm–3, EFB potansiyela bandê ya xêz e, V, K berdewamiya Boltzmann e, 1,38 × 10–3 .23 J/K, T - germahî, K.
Pîvan û navbera xeta pêvekirî dikare bi veqetandina veqetandinek xêzikî li keviya MS ya pîvandî, giraniya sepandî (ND), giraniya pejirandî (NA), û potansiyela bandê ya zevî (Efb)42 were hesibandin.
Li ser hêjîrê.6 kêşeya Mott-Schottky ya tebeqeya rûbera fîlimek 2205 DSS nîşan dide ku di çareyek simulasyona ku tê de 100 g/l Cl- heye û di potansiyelek (-300 mV) de ji bo 1 demjimêran bi CO2 têrkirî hatî çêkirin, nîşan dide.Tê dîtin ku hemî tebeqeyên tenik ên ku di germahiyên cihêreng de çêdibin xwedî taybetmendiyên nîvconduktorên dupolar ên tîpa n+p ne.Nîvberkara tîpa n xwedan hilbijartîya anyona çareseriyê ye, ku dikare pêşî li belavbûna kationên pola zengarnegir bigire ku bi navgîniya fîlima pasîvasyonê ve di nav çareseriyê de belav bibin, dema ku nîvconduktora tîpa p xwedan bijartiya kationê ye, ku dikare pêşî li anionên korozîf ên di çareseriyê de ji derbasbûna pasîvasyonê bigire. derdiket li ser rûberê 26.Di heman demê de tê dîtin ku di navbera her du kelûpelên lihevhatî de veguheztinek bêkêmasî heye, fîlim di rewşek bandê de ye, û potansiyela banda darûz Efb dikare were bikar anîn da ku pozîsyona benda enerjiyê ya nîvconductor diyar bike û elektrokîmya wê binirxîne. aramî43..
Li gorî encamên lihevhatina kurba MC ya ku di Tabloya 5-ê de têne xuyang kirin, giraniya derketinê (ND) û giraniya wergirtinê (NA) û potansiyela bandê ya zevî Efb 44 ya heman rêzê hate hesibandin.Zêdebûna herika hilgirê ya sepandî bi giranî kêmasiyên xalê yên di qata barkirina cîhê de û potansiyela qutbûnê ya fîlima pasîvkirinê diyar dike.Çi qas giraniya hilgirê sepandî bilindtir bibe, ew qas asantir qata fîlimê dişkê û îhtîmala korozyona substratê jî ew qas zêde dibe45.Digel vê yekê, bi zêdebûna gav bi gav di germahiya çareseriyê de, giraniya emitera ND-ê di qata fîlimê de ji 5,273 × 1020 cm-3 berbi 1,772 × 1022 cm-3, û giraniya mêvandarê NA ji 4,972 × 1021 berbi 4,592 zêde bû. ×1023.cm - wek ku di jimarê de tê nîşandan.3, potansiyela bandê ya zevî ji 0,021 V berbi 0,753 V zêde dibe, hejmara hilgirên di çareseriyê de zêde dibe, reaksiyona di navbera îyonên di çareseriyê de zêde dibe, û aramiya qata fîlimê kêm dibe.Her ku germahiya çareseriyê zêde dibe, her ku nirxa mutlaq a xêza nêzîkatiyê piçûktir dibe, tîrêjiya hilgirên di çareseriyê de ew qas zêde dibe, rêjeya belavbûna di navbera îyonan de û hejmara valahiyên îyonan li ser rûyê qata fîlimê., bi vî rengî substrata metal, aramî û berxwedana korozyonê 46,47 kêm dike.
Kompozîsyona kîmyewî ya fîlimê bandorek girîng li ser aramiya kationên metal û performansa nîvconductoran dike, û guherîna germahiyê bandorek girîng li ser damezrandina fîlimek pola zengarnegir dike.Li ser hêjîrê.Xiflteya 7 spektruma XPS ya tam a qata rûbera fîlimek 2205 DSS di çareseriyek simulasyonê de ku 100 g/L Cl– û CO2 têrbûyî tê de heye nîşan dide.Di fîlimên ku bi çîpên di germahiyên cihêreng de têne çêkirin de hêmanên bingehîn yek in, û pêkhateyên sereke yên fîliman Fe, Cr, Ni, Mo, O, N û C ne. Ji ber vê yekê, pêkhateyên sereke yên qata fîlimê Fe ne. , Cr, Ni, Mo, O, N û C. Konteynirê bi oksîdên Cr, oksît û hîdroksîdên Fe û oksîdên Ni û Mo hindik.
Spektrên XPS 2205 DSS yên tevahî di germahiyên cihêreng de têne girtin.(a) 30°С, (b) 45°С, (c) 60°С, (d) 75°С.
Pêkhateya sereke ya fîlimê bi taybetmendiyên termodînamîkî yên pêkhateyên di fîlima pasîfkirinê ve girêdayî ye.Li gorî enerjiya girêdanê ya hêmanên sereke yên di qata fîlimê de, ku di tabloyê de tê dayîn.6, tê dîtin ku lûtkeyên spektral ên taybetmend ên Cr2p3/2 li metal Cr0 (573.7 ± 0.2 eV), Cr2O3 (574.5 ± 0.3 eV), û Cr(OH)3 (575.4 ± 0. 1 eV) têne dabeş kirin. di jimar 8a de tê xuyang kirin, ku tê de oksîda ku ji hêla hêmana Cr ve hatî çêkirin pêkhateya sereke ya fîlimê ye, ku di berxwedana korozyonê ya fîlimê û performansa wê ya elektrokîmyayî de rolek girîng dilîze.Zêdebûna lûtkeya têkildar a Cr2O3 di qata fîlimê de ji ya Cr(OH)3 mezintir e.Lêbelê, her ku germahiya çareseriya zexm zêde dibe, lûtkeya têkildar a Cr2O3 hêdî hêdî qels dibe, di heman demê de lûtkeya têkildar a Cr(OH)3 hêdî hêdî zêde dibe, ku ev veguherîna eşkere ya Cr3+ ya sereke di qata fîlimê de ji Cr2O3 bo Cr(OH) nîşan dide. 3, û germahiya çareseriyê zêde dibe.
Enerjiya girêdanê ya lûtkeyên spekrûya taybetmendiya Fe2p3/2 bi piranî ji çar lûtkeyên rewşa metalîkî Fe0 (706,4 ± 0,2 eV), Fe3O4 (707,5 ± 0,2 eV), FeO (709,5 ± 0,1 eV) û FeOOH (71) pêk tê. eV) ± 0.3 eV), wekî ku di Fig. 8b de tê xuyang kirin, Fe bi piranî di fîlima çêkirî de di forma Fe2+ û Fe3+ de heye.Fe2+ ji FeO di lûtkeyên enerjiya girêdana nizm de Fe(II) serdest e, dema ku pêkhateyên Fe3O4 û Fe(III) FeOOH di lûtkeyên enerjiya girêdana bilind de serdest in48,49.Zehmetiya nisbî ya lûtkeya Fe3+ ji ya Fe2+ bilindtir e, lê bi zêdebûna germahiya çareseriyê re şiddeta nisbî ya lûtkeya Fe3+ kêm dibe, û tundiya nisbî ya lûtkeya Fe2+ zêde dibe, ku nîşan dide ku guherînek di maddeya sereke ya di qata fîlimê de ji Fe3+ heta Fe2+ ji bo zêdekirina germahiya çareseriyê.
Pelên spektral ên taybetmend ên Mo3d5/2 bi giranî ji du pozîsyonên lûtkeyê Mo3d5/2 û Mo3d3/243.50 pêk tên, dema ku Mo3d5/2 Mo metalîk (227.5 ± 0.3 eV), Mo4+ (228.9 ± 0.2 eV) û Mo6+ (229 ± 4) pêk tê. ), dema ku Mo3d3/2 di heman demê de Mo3d3/2 jî Mo metalîk (230,4 ± 0,1 eV), Mo4+ (231,5 ± 0,2 eV) û Mo6+ (232, 8 ± 0,1 eV) jî dihewîne ku di Figure 8c de tê xuyang kirin, ji ber vê yekê hêmanên Mo di sê valansê de hene. rewşa layer film.Enerjiyên girêdanê yên lûtkeyên spektral ên taybetmendiyê yên Ni2p3/2 ji Ni0 (852.4 ± 0.2 eV) û NiO (854.1 ± 0.2 eV) pêk tên, wekî ku bi rêzê di Fig. 8g de tê xuyang kirin.Lûtkeya taybetmendiya N1s ji N (399,6 ± 0,3 eV) pêk tê, wek ku di jimar 8d de tê nîşandan.Pîkên O1 yên taybetmend O2- (529,7 ± 0,2 eV), OH- (531,2 ± 0,2 eV) û H2O (531,8 ± 0,3 eV) hene, wek ku di Figure de tê nîşandan. , ku bi giranî ji bo oksîdasyon an oksîdasyona hîdrojenê ya Cr û Fe di qata fîlimê de têne bikar anîn.Ji ber ku germahî ji 30°C berbi 75°C zêde bû, tîrêjiya lûtkeya têkildar a OH- pir zêde bû.Ji ber vê yekê, bi zêdebûna germahiyê re, pêkhateya materyalê ya sereke ya O2- di qata fîlimê de ji O2- diguhere OH- û O2-.
Li ser hêjîrê.Xiflteya 9 morfolojiya rûxara mîkroskopî ya nimûneya 2205 DSS piştî polarîzasyona potansiyela dînamîkî di çareseriyek modelê de ku 100 g/L Cl– û CO2 têrbûyî vedihewîne nîşan dide.Tê dîtin ku li ser rûyê nimûneyên ku di germahiyên cihêreng de polarkirî ne, qulên korozyonê yên bi dereceyên cihêreng hene, ev di çareseriyek îyonên êrîşkar de çêdibe, û bi zêdebûna germahiya çareseriyê re, korozyonek girantir li ser çêdibe. rûyê nimûneyan.substrate.Hejmara kaniyên qulikê li ser yekîneya herêmê û kûrahiya navendên korozyonê zêde dibin.
Kevirên korozyonê yên 2205 DSS di çareseriyên modelê de ku 100 g/l Cl– û CO2 têrbûyî di germahiyên cihêreng de hene (a) 30°C, (b) 45°C, (c) 60°C, (d) 75°C c.
Ji ber vê yekê, zêdebûna germahiyê dê çalakiya her pêkhateyek DSS-ê zêde bike, û her weha çalakiya îyonên êrîşkar di hawîrdorek êrîşkar de zêde bike, û bibe sedema zerarek diyarkirî li rûxara nimûneyê, ku dê çalakiya pitingê zêde bike., û çêbûna qulên korozyonê dê zêde bibe.Rêjeya çêkirina hilberê dê zêde bibe û berxwedana korozyonê ya materyalê dê kêm bibe51,52,53,54,55.
Li ser hêjîrê.10 morfolojî û kûrahiya qulikê ya nimûneyek 2205 DSS ya polarkirî bi mîkroskopa dîjîtal a optîkî ya bi kûrahiya zevî ya pir bilind nîşan dide.Ji fig.10a destnîşan dike ku qulên korozyonê yên piçûk jî li dora çalên mezin xuya bûne, û destnîşan dike ku fîlima pasîvker a li ser rûbera nimûneyê bi damezrandina qulên korozyonê di dendika heyî ya diyarkirî de bi qismî têk çûye, û kûrahiya herî zêde 12,9 μm bû.wek ku di xêza 10b de tê nîşandan.
DSS berxwedana korozyonê çêtir nîşan dide, sedema bingehîn ev e ku fîlima ku li ser rûyê pola hatî çêkirin di çareseriyê de baş tê parastin, Mott-Schottky, li gorî encamên jorîn XPS û wêjeya têkildar 13,56,57,58, fîlim bi taybetî. di jêr de derbas dibe Ev pêvajoya oksîdasyona Fe û Kr e.
Fe2+ bi hêsanî di navbeyna 53-ê de di navbera fîlim û çareseriyê de dihele û diherike, û pêvajoya reaksiyona katodîkî wiha ye:
Di rewşa korozedî de, fîlimek avahîsaziyek du-tebeq çêdibe, ku bi giranî ji qatek hundurîn a oksîtên hesin û kromê û qatek hîdroksîdê derveyî pêk tê, û îyon bi gelemperî di porên fîlimê de mezin dibin.Pêkhateya kîmyewî ya fîlima pasîvkirinê bi taybetmendiyên wê yên nîvconductor ve girêdayî ye, wekî ku ji hêla kêşeya Mott-Schottky ve hatî îsbat kirin, destnîşan dike ku pêkhateya fîlima pasîvkirinê n + p-type ye û taybetmendiyên bipolar heye.Encamên XPS destnîşan dikin ku tebeqeya derveyî ya fîlima pasîvkirinê bi giranî ji oksîtên Fe û hîdroksîdên ku taybetmendiyên nîvconductor-n-type nîşan didin pêk tê, û tebeqeya hundur bi giranî ji oksîdên Cr û hîdroksîdên ku taybetmendiyên nîvconductor-a-type nîşan didin pêk tê.
2205 DSS ji ber naveroka wê ya bilind a Cr17.54 xwedan berxwedanek bilind e û ji ber korozyona galvanîkî ya mîkroskopî55 di navbera strukturên duplex de dereceyên cihêreng pîtbûnê nîşan dide.Pitting korozyon yek ji wan celebên herî gelemperî yên korozyonê di DSS-ê de ye, û germahî yek ji wan faktorên girîng e ku bandorê li ser tevgera korozyonê dike û bandorek li ser pêvajoyên termodnamîk û kînetîk ên berteka DSS dike60,61.Bi gelemperî, di çareseriyek simulasyonkirî de bi giraniya zêde ya Cl- û CO2 têrbûyî, germahî di heman demê de bandorê li damezrandina qulikê û destpêkirina şikestê dike di dema şikestina korozyonê ya stresê de di bin şikestina korozyona stresê de, û germahiya krîtîk a pitingê tête destnîşankirin ku were nirxandin. berxwedana korozyonê.DSS.Materyal, ku hesasiyeta matrixa metalê ya ji germahiyê re nîşan dide, bi gelemperî di hilbijartina materyalê de di sepanên endezyariyê de wekî referansek girîng tê bikar anîn.Germahiya krîtîk a 2205 DSS di çareseriya simulasyonê de 66,9 °C ye, ku 25,6 °C ji ya polayê zengarnegir Super 13Cr bi 3,5% NaCl re 25,6 °C bilindtir e, lê kûrahiya qulikê ya herî zêde gihîştiye 12,9 μm62.Encamên elektrokîmyayî bêtir piştrast kirin ku deverên horizontî yên goşeya qonaxê û frekansa bi zêdebûna germahiyê re teng dibin, û her ku goşeya qonaxê ji 79° berbi 58° kêm dibe, nirxa |Z|ji 1,26×104 kêm dibe 1,58×103 Ω cm2.berxwedana veguhastina barkirinê Rct ji 2,958 1014 daket 2,541 103 Ω cm2, berxwedana çareseriyê Rs ji 2,953 daket 2,469 Ω cm2, berxwedana filmê Rf ji 5,430 10-4 cm2 daket 1,147 10-3 cm2.Rêwîtiya çareseriya êrîşkar zêde dibe, aramiya fîlima matrixê ya metal kêm dibe, ew bi hêsanî dihele û diqelişe.Tîrêjiya xwe-korozyonê ji 1,482 berbi 2,893×10-6 A cm-2 zêde bû, û potansiyela xwe-korozyonê ji -0,532 ber -0,621V kêm bû.Tê dîtin ku guheztina germahiyê bandorê li yekbûn û dendika fîlimê dike.
Berevajî vê, giraniya bilind a Cl- û çareseriyek têrbûyî ya CO2 bi zêdebûna germahiyê re hêdî hêdî kapasîteya adsorpsiyonê ya Cl- li ser rûyê fîlima pasîvasyonê zêde dike, aramiya fîlima pasîvasyonê ne aram dibe, û bandora parastinê li ser substrat qels dibe û meyla qutbûnê zêde dibe.Di vê rewşê de, çalakiya îyonên korozîf ên di çareseriyê de zêde dibe, naveroka oksîjenê kêm dibe, û fîlima rûkalê ya materyalê zirav zehmet e ku zû were vegerandin, ku ev yek şert û mercên maqûltir ji bo adsorbasyona din a îyonên korozîf li ser rûyê erdê diafirîne.Kêmkirina materyal63.Robinson et al.[64] nîşan da ku bi zêdebûna germahiya çareseriyê re, rêjeya mezinbûna çalan leztir dibe, û rêjeya belavbûna îyonan di nav çareyê de jî zêde dibe.Dema ku germahî digihîje 65 °C, hilweşîna oksîjenê di nav çareyek ku îyonên Cl-ê tê de ye, pêvajoya reaksiyonê ya katodî hêdî dike, rêjeya qutbûnê kêm dibe.Han20 bandora germahiyê li ser tevgera korozyonê ya 2205 duplex pola zengarnegir di hawîrdorek CO2 de lêkolîn kir.Encaman destnîşan kir ku zêdebûna germahiyê mîqdara hilberên korozyonê û qada kavilên piçûkbûnê yên li ser rûyê materyalê zêde kir.Bi heman rengî, dema ku germahî digihîje 150 ° C, fîlima oksîdê ya li ser rûyê erdê diqete, û dendika krateran herî zêde ye.Lu4 bandora germahiyê li ser tevgera korozyonê ya 2205 polayê zengarnegir duplex ji pasîvbûnê heya aktîfkirinê li hawîrdorek jeotermal a ku CO2 heye lêkolîn kir.Encamên wan destnîşan dikin ku di germahiyek ceribandinê ya li jêr 150 °C de, fîlima çêkirî xwedan avahiyek amorfîkî ya taybet e, û navbera hundurîn qatek dewlemend-nîkel dihewîne, û di germahiya 300 °C de, hilbera korozyonê ya ku derketiye xwedan avahiyek nanopîvan e. .-Polycrystalline FeCr2O4, CrOOH û NiFe2O4.
Li ser hêjîrê.11 diagramek pêvajoya korozyon û çêkirina fîlimê ya 2205 DSS ye.Berî ku were bikar anîn, 2205 DSS di atmosferê de fîlimek pasîfker çêdike.Piştî ku di hawîrdorek ku çareseriyek ku tê de çareseriyên bi naverokek zêde ya Cl- û CO2-ê vedihewîne simule dike, rûyê wê zû bi îyonên cûda yên êrîşkar (Cl-, CO32-, hwd.) ve tê dorpêç kirin.).J. Banas 65 gihîşt wê encamê ku li hawîrdorek ku CO2 bi hevdemî heye, îstîqrara fîlima pasîvker a li ser rûyê materyalê dê bi demê re kêm bibe, û asîda karbonîk a çêkirî meyl dike ku guheztina îyonan di pasîvbûnê de zêde bike. pel.fîlim û lezkirina belavbûna îyonan di fîlimek pasîfker de.fîlmê pasîvkirin.Bi vî rengî, tebeqeya fîlimê ya li ser rûyê nimûneyê di qonaxek hevsengiya dînamîkî ya hilweşandin û vegerandinê de ye66, Cl- rêjeya damezrandina qata fîlimê ya rûkal kêm dike, û kulên piçikên piçûk li qada cîran a rûbera fîlimê xuya dibin, wekî di Xiflteya 3. de tê nîşandan.Wekî ku di Figure 11a û b de tê xuyang kirin, di heman demê de qulên korozyonê yên piçûk ên ne aram xuya dikin.Her ku germahî zêde dibe, çalakiya îyonên korozyonê yên di çareseriyê de li ser qata fîlimê zêde dibe, û kûrahiya qulên piçûk ên bêîstiqrar zêde dibe heya ku tebeqeya fîlimê bi tevahî ji hêla şefaf ve tê derbas kirin, wekî ku di Figure 11c de tê xuyang kirin.Bi zêdebûna germahiya navgîniya hilweşandinê re, naveroka CO2-ê ya ku di çareseriyê de hatî hilweşandin bileztir dibe, ku ev dibe sedema kêmbûna nirxa pH ya çareseriyê, zêdebûna tîrêjê ya herî piçûk qulikên korozyonê yên ne aram li ser rûyê SPP. , Kûrahiya qulên korozyonê yên destpêkê berfereh û kûr dibe, û fîlima pasîvker li ser rûbera nimûneyê Her ku qalind kêm dibe, fîlimê pasîvtir dibe berbi qutbûnê wekî ku di jimar 11d de tê xuyang kirin.Û encamên elektrokîmyayî jî piştrast kir ku guheztina germahiyê bandorek li ser yekitî û dendika fîlimê dike.Ji ber vê yekê, tê dîtin ku korozyona di çareseriyên ku bi CO2-ê têrbûyî de têrbûnek zêde ya Cl-yê heye, ji korozyona di çareseriyên ku bi giraniya kêm Cl-67,68 vedihewîne de pir cûda ye.
Pêvajoya korozyonê 2205 DSS bi çêkirin û hilweşandina fîlimek nû.(a) Pêvajoya 1, (b) Pêvajoya 2, (c) Pêvajoya 3, (d) Pêvajoya 4.
Germahiya krîtîk a navîn a 2205 DSS di çareseriyek simulasyonê de ku 100 g/l Cl– û CO2 têrbûyî heye 66,9 ℃ e, û kûrahiya qulikê ya herî zêde 12,9 μm ye, ku berxwedana korozyonê ya 2205 DSS kêm dike û hestiyariya qutbûnê zêde dike.zêdebûna germê.
Dema şandinê: Feb-16-2023