Asante kwa kutembelea Nature.com.Unatumia toleo la kivinjari lenye uwezo mdogo wa kutumia CSS.Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza utumie kivinjari kilichosasishwa (au uzime Hali ya Upatanifu katika Internet Explorer).Kwa kuongeza, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tunaonyesha tovuti bila mitindo na JavaScript.
Huonyesha jukwa la slaidi tatu kwa wakati mmoja.Tumia vitufe vilivyotangulia na Vifuatavyo ili kupitia slaidi tatu kwa wakati mmoja, au tumia vitufe vya kutelezesha vilivyo mwishoni ili kupitia slaidi tatu kwa wakati mmoja.
Duplex 2205 chuma cha pua (DSS) ina upinzani mzuri wa kutu kutokana na muundo wake wa kawaida wa duplex, lakini mazingira magumu ya mafuta na gesi yenye CO2 husababisha viwango tofauti vya kutu, hasa pitting, ambayo inatishia usalama na uaminifu wa mafuta na asili. maombi ya gesi.maendeleo ya gesi.Katika kazi hii, mtihani wa kuzamishwa na mtihani wa electrochemical hutumiwa pamoja na microscopy ya confocal ya laser na spectroscopy ya picha ya X-ray.Matokeo yalionyesha kuwa wastani wa halijoto muhimu kwa kupenyeza 2205 DSS ilikuwa 66.9 °C.Wakati halijoto ni ya juu kuliko 66.9℃, uwezo wa kuvunjika kwa shimo, muda wa kupitisha na uwezo wa kujiharibu hupunguzwa, msongamano wa sasa wa upitishaji wa ukubwa huongezeka, na unyeti wa shimo huongezeka.Kwa ongezeko zaidi la joto, radius ya capacitive arc 2205 DSS inapungua, upinzani wa uso na upinzani wa uhamisho wa malipo hupungua polepole, na msongamano wa wafadhili na wapokeaji wa flygbolag katika safu ya filamu ya bidhaa yenye sifa za n + p-bipolar pia. huongezeka, maudhui ya oksidi za Cr kwenye safu ya ndani ya filamu hupungua, huongeza maudhui ya oksidi za Fe kwenye safu ya nje, kufutwa kwa safu ya filamu huongezeka, utulivu hupungua, idadi ya mashimo na ongezeko la ukubwa wa pore.
Katika muktadha wa maendeleo ya haraka ya kiuchumi na kijamii na maendeleo ya kijamii, mahitaji ya rasilimali ya mafuta na gesi yanaendelea kukua, na kulazimisha maendeleo ya mafuta na gesi kuhama polepole kuelekea kusini magharibi na maeneo ya pwani yenye hali mbaya zaidi na mazingira, kwa hivyo hali ya uendeshaji wa mirija ya chini ya maji inakuwa kali zaidi na zaidi..Uharibifu 1,2,3.Katika uwanja wa uchunguzi wa mafuta na gesi, wakati ongezeko la CO2 4 na maudhui ya chumvi na klorini 5, 6 katika giligili inayozalishwa, bomba la kawaida la chuma cha kaboni 7 huathiriwa na ulikaji mkubwa, hata ikiwa vizuizi vya kutu hutupwa kwenye kamba ya bomba, kutu haiwezi kukandamizwa kwa ufanisi chuma haiwezi tena kukidhi mahitaji ya operesheni ya muda mrefu katika mazingira magumu ya babuzi ya CO28,9,10.Watafiti waligeukia vyuma viwili vya pua (DSS) vilivyo na upinzani bora wa kutu.2205 DSS, maudhui ya ferrite na austenite katika chuma ni karibu 50%, ina mali bora ya mitambo na upinzani wa kutu, filamu ya uso wa passivation ni mnene, ina upinzani bora wa kutu sare, bei ni ya chini kuliko ile ya aloi za nikeli 11. , 12. Kwa hivyo, 2205 DSS hutumiwa kwa kawaida kama chombo cha shinikizo katika mazingira yenye babuzi, kabati la kisima cha mafuta katika mazingira yenye ubazi ya CO2, kipozaji cha maji kwa ajili ya mfumo wa kugandamiza katika maeneo ya mafuta ya baharini na kemikali 13, 14, 15, lakini 2205 DSS pia inaweza kuwa na utoboaji wa babuzi. kwenye huduma.
Kwa sasa, tafiti nyingi za CO2- na Cl-pitting corrosion 2205 DSS zimefanyika nchini na nje ya nchi [16,17,18].Ebrahimi19 iligundua kuwa kuongeza chumvi ya potasiamu ya dichromate kwenye myeyusho wa NaCl kunaweza kuzuia shimo la 2205 DSS, na kuongeza mkusanyiko wa dikromati ya potasiamu huongeza joto muhimu la 2205 DSS pitting.Hata hivyo, uwezo wa kupenyeza wa 2205 DSS huongezeka kutokana na kuongezwa kwa mkusanyiko fulani wa NaCl kwenye dikromati ya potasiamu na hupungua kwa kuongezeka kwa ukolezi wa NaCl.Han20 inaonyesha kwamba katika 30 hadi 120 ° C, muundo wa 2205 DSS passivating filamu ni mchanganyiko wa safu ya ndani ya Cr2O3, safu ya nje ya FeO, na Cr tajiri;wakati joto linapoongezeka hadi 150 ° C, filamu ya passivation inafuta., muundo wa ndani hubadilika kuwa Cr2O3 na Cr(OH)3, na safu ya nje hubadilika kuwa Fe(II,III) oksidi na Fe(III) hidroksidi.Peguet21 iligundua kuwa uwekaji wa chuma cha pua S2205 katika suluhu ya NaCl kwa kawaida hutokea si chini ya halijoto muhimu ya kupenyeza (CPT) lakini katika masafa ya mabadiliko ya halijoto (TTI).Thiadi22 ilihitimisha kuwa kadiri mkusanyiko wa NaCl unavyoongezeka, upinzani wa kutu wa S2205 DSS hupungua kwa kiasi kikubwa, na kadiri uwezo unaotumika ulivyo hasi, ndivyo upinzani wa kutu wa nyenzo unavyozidi kuwa mbaya zaidi.
Katika makala hii, skanaji inayoweza kutumika kwa nguvu, utazamaji wa Impedans, uwezo wa kudumu, curve ya Mott-Schottky na hadubini ya elektroni ya macho zilitumiwa kuchunguza athari za chumvi nyingi, mkusanyiko wa juu wa Cl na joto kwenye tabia ya kutu ya 2205 DSS.na spectroscopy ya photoelectron, ambayo hutoa msingi wa kinadharia wa uendeshaji salama wa 2205 DSS katika mazingira ya mafuta na gesi yenye CO2.
Nyenzo ya majaribio huchaguliwa kutoka kwa chuma kilichotiwa suluhu 2205 DSS (kiwango cha chuma cha 110ksi), na muundo mkuu wa kemikali umeonyeshwa katika Jedwali 1.
Ukubwa wa sampuli ya electrochemical ni 10 mm × 10 mm × 5 mm, husafishwa na acetone ili kuondoa mafuta na ethanol kabisa na kavu.Nyuma ya kipande cha mtihani kinauzwa ili kuunganisha urefu unaofaa wa waya wa shaba.Baada ya kulehemu, tumia multimeter (VC9801A) ili uangalie conductivity ya umeme ya kipande cha mtihani wa svetsade, na kisha ufunge uso usio na kazi na epoxy.Tumia 400#, 600#, 800#, 1200#, 2000# sandpaper ya maji ya silicon CARBIDE kung'arisha uso wa kazi kwenye mashine ya kung'arisha na wakala wa mng'aro wa 0.25um hadi ukali wa uso Ra≤1.6um, na hatimaye safisha na uweke kwenye thermostat. .
Kituo cha kazi cha kielektroniki cha Priston (P4000A) chenye mfumo wa elektrodi tatu kilitumiwa.Electrodi ya platinamu (Pt) yenye eneo la 1 cm2 ilitumika kama elektrodi msaidizi, DSS 2205 (yenye eneo la 1 cm2) ilitumika kama elektrodi inayofanya kazi, na elektrodi ya kumbukumbu (Ag/AgCl) ilitumika. kutumika.Suluhisho la mfano lililotumiwa katika jaribio lilitayarishwa kulingana na (Jedwali 2).Kabla ya mtihani, suluhisho la N2 la usafi wa juu (99.99%) lilipitishwa kwa h 1, na kisha CO2 ilipitishwa kwa dakika 30 ili kuondoa oksijeni kwenye suluhisho., na CO2 katika suluhisho ilikuwa daima katika hali ya kueneza.
Kwanza, weka sampuli kwenye tank iliyo na suluhisho la mtihani, na kuiweka kwenye umwagaji wa maji wa joto mara kwa mara.Joto la awali la kuweka ni 2 ° C, na kupanda kwa joto kunadhibitiwa kwa kiwango cha 1 ° C / min, na kiwango cha joto kinadhibitiwa.kwa joto la 2-80 ° C.Celsius.Jaribio huanza kwa uwezo wa kudumu (-0.6142 Vs.Ag/AgCl) na curve ya majaribio ni mkunjo wa It.Kulingana na kiwango muhimu cha mtihani wa joto la shimo, Curve ya It inaweza kujulikana.Joto ambalo msongamano wa sasa huongezeka hadi 100 μA/cm2 inaitwa joto muhimu la shimo.Wastani wa halijoto muhimu kwa kuchimba ni 66.9 °C.Viwango vya joto vya majaribio ya curve ya utengano na wigo wa kuzuia vilichaguliwa kuwa 30°C, 45°C, 60°C na 75°C, mtawalia, na jaribio lilirudiwa mara tatu chini ya hali sawa za sampuli ili kupunguza uwezekano wa kupotoka.
Sampuli ya chuma iliyoangaziwa kwenye suluhisho ilibadilishwa kwanza kwa uwezo wa cathode (-1.3 V) kwa dakika 5 kabla ya kupima curve ya polarization ya potentiodynamic ili kuondoa filamu ya oksidi inayoundwa kwenye uso wa kazi wa sampuli, na kisha kwa uwezo wa mzunguko wa wazi wa Saa 1 hadi voltage ya kutu haitaanzishwa.Kasi ya kuchanganua ya mduara unaobadilika unaowezekana iliwekwa kuwa 0.333mV/s, na uwezo wa muda wa kuchanganua uliwekwa kuwa -0.3~1.2V dhidi ya OCP.Ili kuhakikisha usahihi wa mtihani, hali sawa za mtihani zilirudiwa mara 3.
Programu ya upimaji wa wigo wa Impedans - Studio ya Versa.Jaribio lilifanyika kwa mara ya kwanza kwa uwezo wa kutosha wa mzunguko wa wazi, amplitude ya voltage ya usumbufu mbadala iliwekwa 10 mV, na mzunguko wa kipimo umewekwa 10-2-105 Hz.data ya wigo baada ya kupima.
Mchakato wa sasa wa kupima mkunjo wa saa: chagua uwezo tofauti wa upenyo kulingana na matokeo ya mkunjo wa mgawanyiko wa anodic, pima mduara wa It kwa uwezo usiobadilika, na utoshee mkunjo wa logarithmu mara mbili ili kukokotoa mteremko wa curve iliyowekwa kwa uchanganuzi wa filamu.utaratibu wa malezi ya filamu ya kupita.
Baada ya voltage ya mzunguko wazi imetulia, fanya mtihani wa curve ya Mott-Schottky.Jaribu kiwango cha uwezo wa kuchanganua 1.0~-1.0V (vS.Ag/AgCl), kasi ya kuchanganua 20mV/s, marudio ya jaribio yamewekwa kuwa 1000Hz, mawimbi ya msisimko 5mV.
Tumia X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) (ESCALAB 250Xi, Uingereza) ili kupima utungaji na hali ya kemikali ya filamu ya uso wa uso iliyosisimka baada ya uundaji wa filamu ya 2205 DSS na kufanya usindikaji wa data ya kipimo kilele kwa kutumia programu bora zaidi.ikilinganishwa na hifadhidata za spectra ya atomiki na fasihi inayohusiana23 na kusawazishwa kwa kutumia C1s (284.8 eV).Mofolojia ya kutu na kina cha mashimo kwenye sampuli zilibainishwa kwa kutumia hadubini ya kidijitali yenye kina kirefu (Zeiss Smart Zoom5, Ujerumani).
Sampuli ilijaribiwa kwa uwezo sawa (-0.6142 V rel. Ag/AgCl) kwa mbinu inayoweza kudumu na mkondo wa sasa wa kutu ulirekodiwa kulingana na wakati.Kwa mujibu wa kiwango cha mtihani wa CPT, wiani wa sasa wa polarization huongezeka kwa hatua kwa hatua na joto la kuongezeka.1 inaonyesha halijoto muhimu ya kupenyeza ya 2205 DSS katika suluhu iliyoiga iliyo na 100 g/L Cl– na CO2 iliyojaa.Inaweza kuonekana kuwa kwa joto la chini la suluhisho, wiani wa sasa kivitendo haubadilika na kuongezeka kwa muda wa kupima.Na wakati joto la suluhisho liliongezeka kwa thamani fulani, wiani wa sasa uliongezeka kwa kasi, na kuonyesha kwamba kiwango cha kufutwa kwa filamu ya kupita kiliongezeka na ongezeko la joto la suluhisho.Wakati halijoto ya suluhu gumu inapoongezeka kutoka 2°C hadi karibu 67°C, msongamano wa sasa wa ubaguzi wa 2205DSS huongezeka hadi 100µA/cm2, na wastani wa halijoto muhimu ya 2205DSS ni 66.9°C, ambayo ni takriban 16.6°C. juu kuliko 2205DSS.kiwango cha 3.5 wt.% NaCl (0.7 V)26.Joto muhimu la shimo hutegemea uwezo unaotumika wakati wa kipimo: chini ya uwezo unaotumika, juu ya kipimo muhimu cha joto la shimo.
Kuweka kiwiko cha halijoto muhimu cha 2205 duplex chuma cha pua katika suluhu iliyoigwa iliyo na 100 g/L Cl– na CO2 iliyojaa.
Kwenye mtini.2 inaonyesha njama za kuzuia ac za 2205 DSS katika suluhu zilizoigwa zenye 100 g/L Cl- na CO2 iliyojaa katika halijoto mbalimbali.Inaweza kuonekana kuwa mchoro wa Nyquist wa 2205DSS kwa joto mbalimbali hujumuisha arcs ya juu-frequency, mid-frequency na low-frequency resistance-capacitance arcs, na arcs upinzani-capacitance si semicircular.Radi ya arc capacitive huonyesha thamani ya upinzani wa filamu ya kupita na thamani ya upinzani wa uhamisho wa malipo wakati wa mmenyuko wa electrode.Inakubaliwa kwa ujumla kuwa radius kubwa ya arc capacitive, ni bora upinzani wa kutu wa substrate ya chuma katika suluhisho27.Katika halijoto ya myeyusho ya 30 °C, kipenyo cha safu ya hewa kwenye mchoro wa Nyquist na pembe ya awamu kwenye mchoro wa moduli ya kuzuia |Z|Bode ndio ya juu zaidi na kutu ya 2205 DSS ndiyo ya chini zaidi.Kadiri halijoto ya suluhu inavyoongezeka, |Z|moduli ya impedance, radius ya arc na upinzani wa ufumbuzi hupungua, kwa kuongeza, angle ya awamu pia hupungua kutoka 79 Ω hadi 58 Ω katika eneo la mzunguko wa kati, kuonyesha kilele kikubwa na safu ya ndani ya ndani na safu ya nje ya nje (porous) ni kuu. vipengele vya filamu isiyo na usawa28.Kwa hiyo, joto linapoongezeka, filamu ya kupita inayoundwa juu ya uso wa substrate ya chuma hupasuka na kupasuka, ambayo hudhoofisha mali ya kinga ya substrate na kuzorota kwa upinzani wa kutu wa nyenzo29.
Kwa kutumia programu ya ZSimDeme kutoshea data ya wigo wa impedance, sakiti iliyosawazishwa inayolingana imeonyeshwa kwenye Mchoro 330, ambapo Rs ni upinzani wa suluhisho ulioigwa, Q1 ni uwezo wa filamu, Rf ni upinzani wa filamu inayotokana na passivating, Q2 ni maradufu. uwezo wa safu, na Rct ni upinzani wa uhamishaji wa malipo.Kutoka kwa matokeo ya kufaa kwenye meza.3 inaonyesha kuwa joto la suluhisho la kuiga linaongezeka, thamani ya n1 inapungua kutoka 0.841 hadi 0.769, ambayo inaonyesha ongezeko la pengo kati ya capacitors ya safu mbili na kupungua kwa wiani.Upinzani wa uhamisho wa malipo Rct ulipungua hatua kwa hatua kutoka 2.958 × 1014 hadi 2.541 × 103 Ω cm2, ambayo ilionyesha kupungua kwa taratibu kwa upinzani wa kutu wa nyenzo.Upinzani wa Rs wa suluhisho ulipungua kutoka 2.953 hadi 2.469 Ω cm2, na uwezo wa Q2 wa filamu ya kupita ulipungua kutoka 5.430 10-4 hadi 1.147 10-3 Ω cm2, conductivity ya suluhisho iliongezeka, utulivu wa filamu ya kupitisha ulipungua. , na ufumbuzi Cl-, SO42-, nk) katika ongezeko la kati, ambalo huharakisha uharibifu wa filamu ya kupita31.Hii inasababisha kupungua kwa upinzani wa filamu Rf (kutoka 4662 hadi 849 Ω cm2) na kupungua kwa upinzani wa polarization Rp (Rct + Rf) iliyoundwa juu ya uso wa duplex chuma cha pua.
Kwa hiyo, joto la suluhisho huathiri upinzani wa kutu wa DSS 2205. Kwa joto la chini la suluhisho, mchakato wa mmenyuko hutokea kati ya cathode na anode mbele ya Fe2 +, ambayo inachangia kufuta haraka na kutu ya. anode, pamoja na upitishaji wa filamu inayoundwa juu ya uso, kamili zaidi na ya juu Uzito, uhamisho mkubwa wa malipo ya upinzani kati ya ufumbuzi, hupunguza kasi ya kufutwa kwa tumbo la chuma na huonyesha upinzani bora wa kutu.Joto la suluhisho linapoongezeka, upinzani wa uhamishaji wa malipo Rct hupungua, kiwango cha mmenyuko kati ya ioni kwenye suluhisho huharakisha, na kiwango cha uenezaji wa ioni zenye fujo huharakisha, ili bidhaa za kutu za awali zitengenezwe tena kwenye uso. substrate kutoka kwenye uso wa substrate ya chuma.Filamu nyembamba ya kupita inadhoofisha mali ya kinga ya substrate.
Kwenye mtini.Kielelezo cha 4 kinaonyesha mikondo ya mgawanyiko inayobadilika ya 2205 DSS katika suluhu zilizoigwa zenye 100 g/L Cl– na CO2 iliyojaa katika viwango mbalimbali vya joto.Inaweza kuonekana kutoka kwa takwimu kwamba wakati uwezo uko katika anuwai kutoka -0.4 hadi 0.9 V, mikondo ya anode kwa viwango tofauti vya joto ina maeneo ya wazi ya kupita, na uwezo wa kujiharibu ni karibu -0.7 hadi -0.5 V. msongamano huongeza sasa hadi 100 μA/cm233 Curve anode kawaida huitwa uwezo wa shimo (Eb au Etra).Kadiri halijoto inavyoongezeka, muda wa kupitisha hupungua, uwezo wa kujiharibu hupungua, wiani wa sasa wa kutu huelekea kuongezeka, na curve ya polarization inasonga chini kwenda kulia, ambayo inaonyesha kuwa filamu iliyoundwa na DSS 2205 katika suluhisho la kuigiza ina kazi. shughuli.maudhui ya 100 g/l Cl- na CO2 iliyojaa, huongeza unyeti kwa kutu ya shimo, inaharibiwa kwa urahisi na ioni za fujo, ambayo husababisha kuongezeka kwa kutu ya matrix ya chuma na kupungua kwa upinzani wa kutu.
Inaweza kuonekana kutoka kwa Jedwali la 4 kwamba wakati joto linapoongezeka kutoka 30 ° C hadi 45 ° C, uwezo unaofanana wa overpassivation hupungua kidogo, lakini wiani wa sasa wa passivation wa ukubwa unaofanana huongezeka kwa kiasi kikubwa, kuonyesha kwamba ulinzi wa filamu ya kupitisha chini ya hizi. hali huongezeka kwa kuongezeka kwa joto.Joto linapofikia 60 ° C, uwezo wa shimo unaolingana hupungua kwa kiasi kikubwa, na hali hii inakuwa dhahiri zaidi joto linapoongezeka.Ikumbukwe kwamba saa 75 ° C kilele muhimu cha sasa cha muda mfupi kinaonekana kwenye takwimu, ikionyesha kuwepo kwa kutu ya metastable ya shimo kwenye uso wa sampuli.
Kwa hiyo, kwa ongezeko la joto la suluhisho, kiasi cha oksijeni kufutwa katika suluhisho hupungua, thamani ya pH ya uso wa filamu hupungua, na utulivu wa filamu ya kupita hupungua.Kwa kuongeza, joto la juu la suluhisho, juu ya shughuli za ions fujo katika suluhisho na kiwango cha juu cha uharibifu wa safu ya filamu ya uso wa substrate.Oksidi zinazoundwa kwenye safu ya filamu huanguka kwa urahisi na kuguswa na cations katika safu ya filamu na kuunda misombo mumunyifu, na kuongeza uwezekano wa shimo.Kwa kuwa safu ya filamu iliyofanywa upya ni huru, athari ya kinga kwenye substrate ni ya chini, ambayo huongeza kutu ya substrate ya chuma.Matokeo ya mtihani wa uwezo wa ubaguzi wa nguvu ni sawa na matokeo ya spectroscopy ya impedance.
Kwenye mtini.Mchoro wa 5a unaonyesha Inapinda kwa 2205 DSS katika suluhu ya modeli iliyo na 100 g/L Cl– na CO2 iliyojaa.Msongamano wa sasa wa upitishaji kama kitendakazi cha muda ulipatikana baada ya ubaguzi katika halijoto mbalimbali kwa saa 1 kwa uwezo wa -300 mV (inayohusiana na Ag/AgCl).Inaweza kuonekana kuwa mwenendo wa sasa wa msongamano wa 2205 DSS kwa uwezo sawa na joto tofauti kimsingi ni sawa, na mwenendo hupungua kwa muda na huwa laini.Joto lilipoongezeka polepole, msongamano wa sasa wa 2205 DSS uliongezeka, ambayo ilikuwa sawa na matokeo ya ubaguzi, ambayo pia ilionyesha kuwa sifa za kinga za safu ya filamu kwenye substrate ya chuma ilipungua kwa kuongezeka kwa joto la suluhisho.
Mikondo ya mgawanyiko wa potentiostatic ya 2205 DSS kwa uwezo sawa wa uundaji wa filamu na halijoto tofauti.(a) Msongamano wa sasa dhidi ya wakati, (b) Logarithm ya ukuaji wa filamu tulivu.
Chunguza uhusiano kati ya msongamano wa sasa wa kupitisha na wakati katika viwango tofauti vya joto kwa uwezo sawa wa kuunda filamu, kama inavyoonyeshwa katika (1)34:
Ambapo mimi ni msongamano wa sasa wa passivation katika uwezo wa kuunda filamu, A/cm2.A ni eneo la electrode inayofanya kazi, cm2.K ni mteremko wa curve iliyowekwa ndani yake.t wakati, s
Kwenye mtini.5b huonyesha mikondo ya logI na logt kwa 2205 DSS kwa viwango tofauti vya joto kwa uwezo sawa wa uundaji wa filamu.Kwa mujibu wa data ya maandiko, 35 wakati mstari wa mteremko K = -1, safu ya filamu inayoundwa juu ya uso wa substrate ni mnene na ina upinzani bora wa kutu kwa substrate ya chuma.Na wakati mteremko wa mstari wa moja kwa moja K = -0.5, safu ya filamu inayoundwa juu ya uso ni huru, ina mashimo mengi madogo na ina upinzani duni wa kutu kwa substrate ya chuma.Inaweza kuonekana kuwa saa 30 ° C, 45 ° C, 60 ° C, na 75 ° C, muundo wa safu ya filamu hubadilika kutoka pores mnene hadi pores huru kwa mujibu wa mteremko wa mstari uliochaguliwa.Kulingana na Mfano wa Kasoro ya Uhakika (PDM)36,37 inaweza kuonekana kuwa uwezo unaotumika wakati wa jaribio hauathiri wiani wa sasa, ikionyesha kuwa hali ya joto huathiri moja kwa moja kipimo cha wiani wa sasa wa anode wakati wa jaribio, kwa hivyo sasa. kuongezeka kwa joto la kuongezeka.suluhisho, na wiani wa 2205 DSS huongezeka, na upinzani wa kutu hupungua.
Sifa za semiconductor za safu nyembamba ya filamu inayoundwa kwenye DSS huathiri upinzani wake wa kutu38, aina ya semiconductor na msongamano wa mbebaji wa safu nyembamba ya filamu huathiri kupasuka na kuchimba kwa safu nyembamba ya filamu DSS39,40 ambapo capacitance C na E ya safu nyembamba ya filamu inakidhi uhusiano wa MS, malipo ya nafasi ya semiconductor huhesabiwa kwa njia ifuatayo:
Katika fomula, ε ni ruhusa ya filamu inayopita kwenye joto la kawaida, sawa na 1230, ε0 ni kibali cha utupu, sawa na 8.85 × 10-14 F/cm, E ni malipo ya pili (1.602 × 10–19 C) ;ND ni msongamano wa wafadhili wa semiconductor ya aina ya n, cm–3, NA ni msongamano wa kipokeaji wa semiconductor ya aina ya p, cm–3, EFB ni uwezo wa bendi bapa, V, K ni isiyobadilika ya Boltzmann, 1.38 × 10–3 .23 J/K, T – halijoto, K.
Mteremko na ukatizaji wa mstari uliowekwa unaweza kukokotoa kwa kuweka utenganisho wa mstari kwenye mkunjo wa MS uliopimwa, ukolezi uliotumika (ND), ukolezi unaokubalika (NA), na uwezo wa bendi bapa (Efb)42.
Kwenye mtini.6 inaonyesha mkunjo wa Mott-Schottky wa safu ya uso ya filamu ya 2205 DSS iliyoundwa katika myeyusho wa kuigwa ulio na 100 g/l Cl- na iliyojaa CO2 kwa uwezo wa (-300 mV) kwa saa 1.Inaweza kuonekana kuwa tabaka zote nyembamba-filamu zilizoundwa kwa joto tofauti zina sifa za semiconductors za aina ya n + p.Semiconductor ya aina ya n ina uteuzi wa anion ya suluhisho, ambayo inaweza kuzuia cations za chuma cha pua kutoka kwa kueneza ndani ya suluhisho kupitia filamu ya kupitisha, wakati semiconductor ya aina ya p ina uteuzi wa cation, ambayo inaweza kuzuia anions babuzi katika ufumbuzi kutoka kwa vivuko vya passivation Filamu inakuja. nje juu ya uso wa substrate 26 .Inaweza pia kuonekana kuwa kuna mpito laini kati ya mikondo miwili inayolingana, filamu iko katika hali ya bendi tambarare, na uwezo wa bendi tambarare Efb inaweza kutumika kubainisha nafasi ya bendi ya nishati ya semicondukta na kutathmini kemikali yake ya kielektroniki. utulivu43..
Kulingana na matokeo ya uwekaji wa curve ya MC yaliyoonyeshwa katika Jedwali la 5, ukolezi unaotoka (ND) na ukolezi wa kupokea (NA) na uwezo wa bendi bapa Efb 44 wa mpangilio sawa wa ukubwa ulikokotolewa.Msongamano wa sasa wa mtoa huduma unaotumika huangazia kasoro za uhakika katika safu ya malipo ya nafasi na uwezo wa kupenyeza wa filamu ya kupita.Kadiri msongamano wa kibebea kilichotumiwa, ndivyo safu ya filamu inavyopasuka na juu ya uwezekano wa kutu wa substrate45.Kwa kuongeza, kwa ongezeko la taratibu la joto la suluhisho, mkusanyiko wa emitter ya ND katika safu ya filamu iliongezeka kutoka 5.273 × 1020 cm-3 hadi 1.772 × 1022 cm-3, na mkusanyiko wa jeshi la NA uliongezeka kutoka 4.972 × 1021 hadi 4.592. ×1023.cm - kama inavyoonyeshwa kwenye Mtini.3, uwezo wa bendi ya gorofa huongezeka kutoka 0.021 V hadi 0.753 V, idadi ya flygbolag katika suluhisho huongezeka, mmenyuko kati ya ions katika suluhisho huongezeka, na utulivu wa safu ya filamu hupungua.Kadiri halijoto ya suluhu inavyoongezeka, kadiri thamani kamili ya mteremko wa mstari unaokaribia inavyopungua, ndivyo msongamano wa wabebaji kwenye suluhu unavyoongezeka, ndivyo kiwango cha juu cha mgawanyiko kati ya ioni, na idadi kubwa ya nafasi za ioni kwenye chombo. uso wa safu ya filamu., na hivyo kupunguza substrate ya chuma, utulivu na upinzani wa kutu 46,47.
Utungaji wa kemikali wa filamu una athari kubwa juu ya utulivu wa cations za chuma na utendaji wa semiconductors, na mabadiliko ya joto yana athari muhimu katika malezi ya filamu ya chuma cha pua.Kwenye mtini.Mchoro wa 7 unaonyesha wigo kamili wa XPS wa safu ya uso ya filamu ya 2205 DSS katika suluhu iliyoiga iliyo na 100 g/L Cl– na CO2 iliyojaa.Mambo kuu katika filamu zinazoundwa na chips kwa joto tofauti kimsingi ni sawa, na vipengele vikuu vya filamu ni Fe, Cr, Ni, Mo, O, N, na C. Kwa hiyo, vipengele vikuu vya safu ya filamu ni Fe. , Cr, Ni, Mo, O, N na C. Chombo chenye oksidi za Cr, oksidi za Fe na hidroksidi na kiasi kidogo cha oksidi za Ni na Mo.
Mwonekano kamili wa XPS 2205 DSS uliochukuliwa kwa viwango tofauti vya joto.(a) 30 ° С, (b) 45 ° С, (c) 60 ° С, (d) 75 ° С.
Utungaji kuu wa filamu unahusiana na mali ya thermodynamic ya misombo katika filamu ya kupita.Kwa mujibu wa nishati ya kisheria ya vipengele kuu katika safu ya filamu, iliyotolewa katika meza.6, inaweza kuonekana kuwa kilele cha spectral cha tabia cha Cr2p3/2 kimegawanywa katika chuma Cr0 (573.7 ± 0.2 eV), Cr2O3 (574.5 ± 0.3 eV), na Cr(OH)3 (575.4 ± 0. 1 eV) kama inavyoonekana katika Mchoro 8a, ambapo oksidi inayoundwa na kipengele cha Cr ni sehemu kuu katika filamu, ambayo ina jukumu muhimu katika upinzani wa kutu wa filamu na utendaji wake wa electrochemical.Upeo wa kilele wa Cr2O3 katika safu ya filamu ni wa juu kuliko ule wa Cr(OH)3.Hata hivyo, joto la suluhu gumu linapoongezeka, kilele cha jamaa cha Cr2O3 hudhoofika polepole, huku kilele cha Cr(OH)3 kikiongezeka hatua kwa hatua, ambayo inaonyesha mabadiliko dhahiri ya Cr3+ kuu katika safu ya filamu kutoka Cr2O3 hadi Cr(OH) 3, na joto la suluhisho huongezeka.
Nishati ya kuunganisha ya vilele vya wigo wa tabia ya Fe2p3/2 hasa ina vilele vinne vya hali ya metali Fe0 (706.4 ± 0.2 eV), Fe3O4 (707.5 ± 0.2 eV), FeO (709.5 ± 0.1 eV ) na Fe.OO1H (71) Fe. eV) ± 0.3 eV), kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 8b, Fe iko hasa katika filamu iliyoundwa kwa namna ya Fe2+ na Fe3+.Fe2+ kutoka FeO hutawala Fe(II) katika vilele vya chini vya nishati inayofunga, ilhali Fe3O4 na Fe(III) misombo ya FeOOH hutawala kwenye vilele vya juu vya nishati vinavyofunga 48,49.Nguvu ya jamaa ya kilele cha Fe3+ ni kubwa zaidi kuliko ile ya Fe2+, lakini nguvu ya jamaa ya kilele cha Fe3+ hupungua kwa kuongezeka kwa joto la suluhisho, na nguvu ya jamaa ya kilele cha Fe2+ huongezeka, ikionyesha mabadiliko katika dutu kuu katika safu ya filamu kutoka. Fe3+ hadi Fe2+ ili kuongeza joto la suluhisho.
Vilele vya spectral vya tabia vya Mo3d5/2 hasa vinajumuisha nafasi mbili za kilele Mo3d5/2 na Mo3d3/243.50, wakati Mo3d5/2 inajumuisha Mo ya metali (227.5 ± 0.3 eV), Mo4+ (228.9 ± 0.2 eV) na Mo.03 eV ± 2.03 eV. ), huku Mo3d3/2 pia ina metali Mo (230.4 ± 0.1 eV), Mo4+ (231.5 ± 0.2 eV) na Mo6+ (232, 8 ± 0.1 eV) kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 8c, kwa hivyo vipengele vya Mo vinapatikana katika valence zaidi ya tatu. hali ya safu ya filamu.Nguvu za kuunganisha za kilele cha spectral cha Ni2p3/2 kinajumuisha Ni0 (852.4 ± 0.2 eV) na NiO (854.1 ± 0.2 eV), kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 8g kwa mtiririko huo.Kilele cha tabia cha N1s kina N (399.6 ± 0.3 eV), kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 8d.Vilele vya O1 vya tabia ni pamoja na O2- (529.7 ± 0.2 eV), OH- (531.2 ± 0.2 eV) na H2O (531.8 ± 0.3 eV), kama inavyoonyeshwa kwenye Mtini. Vipengele vikuu vya safu ya filamu ni (OH- na O2 -) , ambayo hutumiwa hasa kwa oxidation au oxidation hidrojeni ya Cr na Fe katika safu ya filamu.Kilele cha juu cha OH- kiliongezeka sana joto lilipoongezeka kutoka 30°C hadi 75°C.Kwa hiyo, pamoja na ongezeko la joto, muundo wa nyenzo kuu wa O2- katika safu ya filamu hubadilika kutoka O2- hadi OH- na O2-.
Kwenye mtini.Kielelezo cha 9 kinaonyesha mofolojia ya uso wa hadubini ya sampuli ya 2205 DSS baada ya mgawanyiko dhabiti katika suluhu ya kielelezo iliyo na 100 g/L Cl– na CO2 iliyojaa.Inaweza kuonekana kuwa juu ya uso wa sampuli zilizowekwa polarized kwa joto tofauti, kuna mashimo ya kutu ya digrii tofauti, hii hutokea katika suluhisho la ioni za fujo, na kwa ongezeko la joto la suluhisho, kutu mbaya zaidi hutokea kwenye uso wa sampuli.substrate.Idadi ya mashimo kwa kila eneo la kitengo na kina cha vituo vya kutu huongezeka.
Mikondo ya kutu ya 2205 DSS katika suluhu za modeli zilizo na 100 g/l Cl– na CO2 iliyojaa katika halijoto tofauti (a) 30°C, (b) 45°C, (c) 60°C, (d) 75°C c.
Kwa hiyo, ongezeko la joto litaongeza shughuli za kila sehemu ya DSS, na pia kuongeza shughuli za ions fujo katika mazingira ya fujo, na kusababisha kiwango fulani cha uharibifu wa uso wa sampuli, ambayo itaongeza shughuli za shimo., na malezi ya mashimo ya kutu yataongezeka.Kiwango cha uundaji wa bidhaa kitaongezeka na upinzani wa kutu wa nyenzo utapungua51,52,53,54,55.
Kwenye mtini.10 inaonyesha mofolojia na kina cha shimo cha sampuli ya 2205 DSS iliyochanganuliwa kwa kina cha juu zaidi cha darubini ya macho ya uwanjani.Kutoka mtini.10a inaonyesha kuwa mashimo madogo ya kutu pia yalionekana kuzunguka mashimo makubwa, ikionyesha kwamba filamu isiyopitisha hewa kwenye uso wa sampuli iliharibiwa kidogo na uundaji wa mashimo ya kutu kwa msongamano fulani wa sasa, na kina cha juu cha shimo kilikuwa 12.9 µm.kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 10b.
DSS inaonyesha upinzani bora kutu, sababu kuu ni kwamba filamu sumu juu ya uso wa chuma ni vizuri kulindwa katika ufumbuzi, Mott-Schottky, kulingana na matokeo ya juu XPS na maandiko kuhusiana 13,56,57,58, filamu hasa. hupitia zifuatazo Huu ni mchakato wa uoksidishaji wa Fe na Cr.
Fe2+ huyeyuka na kunyesha kwa urahisi kwenye kiolesura cha 53 kati ya filamu na suluhisho, na mchakato wa majibu ya cathodic ni kama ifuatavyo:
Katika hali ya kutu, filamu ya muundo wa safu mbili huundwa, ambayo hasa inajumuisha safu ya ndani ya chuma na oksidi za chromium na safu ya nje ya hidroksidi, na ions kawaida hukua katika pores ya filamu.Muundo wa kemikali wa filamu ya kupita inahusiana na sifa zake za semiconductor, kama inavyothibitishwa na curve ya Mott-Schottky, ikionyesha kwamba muundo wa filamu ya kupita ni n+p-aina na ina sifa za bipolar.Matokeo ya XPS yanaonyesha kuwa safu ya nje ya filamu ya kupita inaundwa hasa na oksidi za Fe na hidroksidi zinazoonyesha sifa za semiconductor za aina ya n, na safu ya ndani inaundwa zaidi na oksidi za Cr na hidroksidi zinazoonyesha sifa za semiconductor za aina ya p.
2205 DSS ina uwezo wa juu wa kustahimili upinzani kwa sababu ya maudhui yake ya juu ya Cr17.54 na huonyesha viwango tofauti vya upenyezaji kutokana na ulikaji wa mabati hadubini55 kati ya miundo miwili.Utuaji wa shimo ni mojawapo ya aina za kawaida za kutu katika DSS, na halijoto ni mojawapo ya mambo muhimu yanayoathiri tabia ya kutu ya shimo na ina athari kwenye michakato ya thermodynamic na kinetic ya mmenyuko wa DSS60,61.Kwa kawaida, katika suluhisho lililoigizwa na mkusanyiko wa juu wa Cl- na CO2 iliyojaa, halijoto pia huathiri uundaji wa shimo na uanzishaji wa nyufa wakati wa kupasuka kwa kutu ya dhiki chini ya mpasuko wa kutu wa dhiki, na joto muhimu la shimo limedhamiriwa kutathmini. upinzani wa kutu.DSS.Nyenzo, ambayo huakisi unyeti wa tumbo la chuma kwa halijoto, hutumiwa kwa kawaida kama marejeleo muhimu katika uteuzi wa nyenzo katika programu za uhandisi.Wastani wa halijoto muhimu ya kupenyeza ya 2205 DSS katika suluhu iliyoigizwa ni 66.9°C, ambayo ni 25.6°C juu kuliko ile ya chuma cha pua cha Super 13Cr yenye NaCl 3.5%, lakini kina cha juu cha shimo kilifikia 12.9 µm62.Matokeo ya kemikali ya kielektroniki yalithibitisha zaidi kwamba maeneo ya mlalo ya pembe ya awamu na marudio ni finyu kutokana na ongezeko la joto, na kadiri pembe ya awamu inavyopungua kutoka 79° hadi 58°, thamani ya |Z|hupungua kutoka 1.26 × 104 hadi 1.58 × 103 Ω cm2.upinzani wa uhamisho wa malipo Rct ilipungua kutoka 2.958 1014 hadi 2.541 103 Ω cm2, upinzani wa ufumbuzi Rs ulipungua kutoka 2.953 hadi 2.469 Ω cm2, upinzani wa filamu Rf ulipungua kutoka 5.430 10-4 cm2 hadi 1.147 10-3 cm2.Conductivity ya ufumbuzi wa fujo huongezeka, utulivu wa safu ya filamu ya matrix ya chuma hupungua, hupasuka na kupasuka kwa urahisi.Uzito wa sasa wa kujifanya uliongezeka kutoka 1.482 hadi 2.893 × 10-6 A cm-2, na uwezo wa kujiharibu ulipungua kutoka -0.532 hadi -0.621V.Inaweza kuonekana kuwa mabadiliko ya joto huathiri uadilifu na wiani wa safu ya filamu.
Kinyume chake, mkusanyiko wa juu wa Cl- na suluhisho iliyojaa ya CO2 hatua kwa hatua huongeza uwezo wa adsorption wa Cl- kwenye uso wa filamu ya kupitisha na joto la kuongezeka, utulivu wa filamu ya passivation inakuwa imara, na athari ya kinga kwenye substrate inakuwa dhaifu na uwezekano wa kutoboa huongezeka.Katika kesi hiyo, shughuli za ioni za babuzi katika suluhisho huongezeka, maudhui ya oksijeni hupungua, na filamu ya uso wa nyenzo zilizoharibika ni vigumu kurejesha haraka, ambayo hujenga hali nzuri zaidi kwa adsorption zaidi ya ioni za babuzi juu ya uso.Kupunguza nyenzo63.Robinson na wengine.[64] ilionyesha kuwa kwa kuongezeka kwa halijoto ya myeyusho, kasi ya ukuaji wa mashimo huharakisha, na kiwango cha usambaaji wa ayoni kwenye suluhu pia huongezeka.Wakati joto linapoongezeka hadi 65 ° C, kufutwa kwa oksijeni katika suluhisho iliyo na Cl-ions hupunguza mchakato wa mmenyuko wa cathodic, kiwango cha pitting hupunguzwa.Han20 ilichunguza athari ya halijoto kwenye tabia ya kutu ya 2205 duplex chuma cha pua katika mazingira ya CO2.Matokeo yalionyesha kuwa ongezeko la joto liliongeza kiasi cha bidhaa za kutu na eneo la mashimo ya shrinkage kwenye uso wa nyenzo.Vile vile, wakati joto linapoongezeka hadi 150 ° C, filamu ya oksidi kwenye uso huvunjika, na wiani wa craters ni wa juu zaidi.Lu4 ilichunguza athari ya halijoto kwenye tabia ya kutu ya 2205 duplex chuma cha pua kutoka kwa upitishaji hadi kuwezesha katika mazingira ya jotoardhi yenye CO2.Matokeo yao yanaonyesha kuwa katika joto la mtihani chini ya 150 ° C, filamu iliyoundwa ina muundo wa tabia ya amorphous, na interface ya ndani ina safu ya nickel tajiri, na kwa joto la 300 ° C, bidhaa ya kutu inayotokana ina muundo wa nanoscale. .-polycrystalline FeCr2O4, CrOOH na NiFe2O4.
Kwenye mtini.11 ni mchoro wa mchakato wa kutu na uundaji wa filamu wa 2205 DSS.Kabla ya matumizi, 2205 DSS huunda filamu ya kupita kwenye angahewa.Baada ya kuzamishwa katika mazingira ambayo huiga ufumbuzi ulio na ufumbuzi na maudhui ya juu ya Cl- na CO2, uso wake umezungukwa haraka na ions mbalimbali za fujo (Cl-, CO32-, nk).)J. Banas 65 alifikia hitimisho kwamba katika mazingira ambapo CO2 iko wakati huo huo, utulivu wa filamu ya kupita kwenye uso wa nyenzo itapungua kwa wakati, na asidi ya kaboni iliyotengenezwa huelekea kuongeza conductivity ya ions katika passivating. safu.filamu na kuongeza kasi ya kufutwa kwa ions katika filamu ya kupita.filamu ya kupita.Kwa hivyo, safu ya filamu kwenye uso wa sampuli iko katika hatua ya usawa ya nguvu ya kufutwa na kupitishwa tena66, Cl- inapunguza kiwango cha malezi ya safu ya filamu ya uso, na mashimo madogo yanaonekana kwenye eneo la karibu la uso wa filamu, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 3. Onyesha.Kama inavyoonyeshwa katika Mchoro 11a na b, mashimo madogo ya kutu yasiyo imara yanaonekana kwa wakati mmoja.Joto linapoongezeka, shughuli za ayoni za babuzi katika myeyusho kwenye safu ya filamu huongezeka, na kina cha mashimo madogo yasiyo imara huongezeka hadi safu ya filamu inapopenywa kabisa na ile ya uwazi, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 11c.Kwa ongezeko zaidi la joto la kati ya kufuta, maudhui ya CO2 iliyoyeyushwa katika suluhisho huharakisha, ambayo husababisha kupungua kwa thamani ya pH ya suluhisho, ongezeko la msongamano wa mashimo madogo ya kutu yasiyo na utulivu kwenye uso wa SPP. , kina cha mashimo ya awali ya kutu hupanuka na kuingia ndani zaidi, na filamu inayopita kwenye uso wa sampuli Kadiri unene unavyopungua, upitishaji wa filamu huwa rahisi kutumbukia kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 11d.Na matokeo ya electrochemical pia yalithibitisha kuwa mabadiliko ya joto yana athari fulani juu ya uadilifu na wiani wa filamu.Kwa hivyo, inaweza kuonekana kuwa kutu katika suluhu zilizojaa CO2 zenye viwango vya juu vya Cl- ni tofauti sana na kutu katika suluhu zenye viwango vya chini vya Cl-67,68.
Mchakato wa kutu 2205 DSS pamoja na uundaji na uharibifu wa filamu mpya.(a) Mchakato 1, (b) Mchakato 2, (c) Mchakato 3, (d) Mchakato 4.
Wastani wa halijoto muhimu ya 2205 DSS katika muigizo wa 100 g/l Cl– na CO2 iliyojaa ni 66.9 ℃, na kina cha juu cha shimo ni 12.9 µm, ambayo hupunguza upinzani wa kutu ya 2205 DSS na huongeza usikivu wa kupiga .ongezeko la joto.
Muda wa kutuma: Feb-16-2023