Nature.com ની મુલાકાત લેવા બદલ આભાર.તમે મર્યાદિત CSS સપોર્ટ સાથે બ્રાઉઝર સંસ્કરણનો ઉપયોગ કરી રહ્યાં છો.શ્રેષ્ઠ અનુભવ માટે, અમે ભલામણ કરીએ છીએ કે તમે અપડેટ કરેલ બ્રાઉઝરનો ઉપયોગ કરો (અથવા Internet Explorer માં સુસંગતતા મોડને અક્ષમ કરો).વધુમાં, ચાલુ સમર્થનની ખાતરી કરવા માટે, અમે શૈલીઓ અને JavaScript વિના સાઇટ બતાવીએ છીએ.
એક સાથે ત્રણ સ્લાઇડ્સનું કેરોયુઝલ પ્રદર્શિત કરે છે.એક સમયે ત્રણ સ્લાઇડ્સમાંથી આગળ વધવા માટે પાછલા અને આગલા બટનોનો ઉપયોગ કરો અથવા એક સમયે ત્રણ સ્લાઇડ્સમાંથી આગળ વધવા માટે અંતે સ્લાઇડર બટનનો ઉપયોગ કરો.
ડુપ્લેક્સ 2205 સ્ટેનલેસ સ્ટીલ (ડીએસએસ) તેની લાક્ષણિક દ્વિગુણિત રચનાને કારણે સારી કાટ પ્રતિકાર ધરાવે છે, પરંતુ વધુને વધુ કઠોર CO2 ધરાવતા તેલ અને ગેસ વાતાવરણને કારણે કાટની વિવિધ ડિગ્રી થાય છે, ખાસ કરીને ખાડો, જે તેલ અને કુદરતીની સલામતી અને વિશ્વસનીયતાને ગંભીરપણે જોખમમાં મૂકે છે. ગેસ એપ્લિકેશન.ગેસ વિકાસ.આ કાર્યમાં, લેસર કોન્ફોકલ માઈક્રોસ્કોપી અને એક્સ-રે ફોટોઈલેક્ટ્રોન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી સાથે સંયોજનમાં નિમજ્જન પરીક્ષણ અને ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પરીક્ષણનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.પરિણામો દર્શાવે છે કે 2205 DSS માટે સરેરાશ નિર્ણાયક તાપમાન 66.9 °C હતું.જ્યારે તાપમાન 66.9℃ કરતા વધારે હોય છે, ત્યારે પિટિંગ બ્રેકડાઉન સંભવિત, પેસિવેશન અંતરાલ અને સ્વ-કાટ સંભવિતમાં ઘટાડો થાય છે, કદ પેસિવેશન વર્તમાન ઘનતા વધે છે, અને પિટિંગ સંવેદનશીલતા વધે છે.તાપમાનમાં વધુ વધારા સાથે, કેપેસિટીવ આર્ક 2205 DSS ની ત્રિજ્યા ઘટે છે, સપાટીની પ્રતિકાર અને ચાર્જ ટ્રાન્સફર પ્રતિકાર ધીમે ધીમે ઘટે છે, અને n + p-દ્વિધ્રુવી લાક્ષણિકતાઓ સાથે ઉત્પાદનના ફિલ્મ સ્તરમાં દાતા અને સ્વીકારનાર વાહકોની ઘનતા પણ ઘટે છે. વધે છે, ફિલ્મના આંતરિક સ્તરમાં Cr ઓક્સાઇડનું પ્રમાણ ઘટે છે, બાહ્ય સ્તરમાં Fe ઓક્સાઇડનું પ્રમાણ વધે છે, ફિલ્મ સ્તરનું વિસર્જન વધે છે, સ્થિરતા ઘટે છે, ખાડાઓની સંખ્યા અને છિદ્રનું કદ વધે છે.
ઝડપી આર્થિક અને સામાજિક વિકાસ અને સામાજિક પ્રગતિના સંદર્ભમાં, તેલ અને ગેસ સંસાધનોની માંગ સતત વધી રહી છે, તેલ અને ગેસના વિકાસને ધીમે ધીમે વધુ ગંભીર પરિસ્થિતિઓ અને પર્યાવરણ સાથે દક્ષિણપશ્ચિમ અને અપતટીય વિસ્તારોમાં સ્થળાંતર કરવાની ફરજ પાડે છે, તેથી ઓપરેટિંગ શરતો ડાઉનહોલ ટ્યુબિંગ વધુ અને વધુ ગંભીર બની જાય છે..બગાડ 1,2,3.તેલ અને ગેસ સંશોધનના ક્ષેત્રમાં, જ્યારે ઉત્પાદિત પ્રવાહીમાં CO2 4 અને ખારાશ અને ક્લોરિનનું પ્રમાણ 5, 6 માં વધારો થાય છે, ત્યારે સામાન્ય 7 કાર્બન સ્ટીલ પાઇપ ગંભીર કાટને આધિન છે, જો કાટ અવરોધકોને પાઇપ સ્ટ્રિંગમાં પમ્પ કરવામાં આવે તો પણ, કાટ અસરકારક રીતે દબાવી શકાતો નથી સ્ટીલ લાંબા સમય સુધી સખત કાટ લાગતા CO28,9,10 વાતાવરણમાં લાંબા ગાળાની કામગીરીની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકતું નથી.સંશોધકો વધુ સારી કાટ પ્રતિકાર સાથે ડુપ્લેક્સ સ્ટેનલેસ સ્ટીલ્સ (DSS) તરફ વળ્યા.2205 DSS, સ્ટીલમાં ફેરાઈટ અને ઓસ્ટેનાઈટની સામગ્રી લગભગ 50% છે, તેમાં ઉત્તમ યાંત્રિક ગુણધર્મો અને કાટ પ્રતિકાર છે, સપાટીની પેસિવેશન ફિલ્મ ગાઢ છે, ઉત્તમ સમાન કાટ પ્રતિકાર ધરાવે છે, કિંમત નિકલ-આધારિત એલોય કરતાં ઓછી છે 11 , 12. આમ, 2205 DSS નો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે કાટ લાગતા વાતાવરણમાં પ્રેશર વેસલ તરીકે થાય છે, કાટ લાગતા CO2 વાતાવરણમાં તેલના કૂવાના કેસીંગ, ઓફશોર ઓઈલ અને રાસાયણિક ક્ષેત્રોમાં કન્ડેન્સિંગ સિસ્ટમ માટે વોટર કૂલર 13, 14, 15, પરંતુ 2205 DSS પણ કાટ લાગતા છિદ્રો ધરાવી શકે છે. સેવા માં.
હાલમાં, દેશ અને વિદેશમાં CO2- અને Cl-પિટિંગ કાટ 2205 DSS ના ઘણા અભ્યાસો હાથ ધરવામાં આવ્યા છે [16,17,18].Ebrahimi19 એ શોધી કાઢ્યું કે NaCl સોલ્યુશનમાં પોટેશિયમ ડાયક્રોમેટ મીઠું ઉમેરવાથી 2205 DSS પિટિંગને અટકાવી શકાય છે, અને પોટેશિયમ ડિક્રોમેટની સાંદ્રતામાં વધારો કરવાથી 2205 DSS પિટિંગનું નિર્ણાયક તાપમાન વધે છે.જો કે, પોટેશિયમ ડાયક્રોમેટમાં NaCl ની ચોક્કસ સાંદ્રતાના ઉમેરાને કારણે 2205 DSS ની પિટિંગ સંભવિતતા વધે છે અને NaCl સાંદ્રતા વધવાની સાથે ઘટે છે.Han20 દર્શાવે છે કે 30 થી 120 °C પર, 2205 DSS પેસિવેટિંગ ફિલ્મનું માળખું Cr2O3 આંતરિક સ્તર, FeO બાહ્ય સ્તર અને સમૃદ્ધ Crનું મિશ્રણ છે;જ્યારે તાપમાન 150 °C સુધી વધે છે, ત્યારે પેસિવેશન ફિલ્મ ઓગળી જાય છે., આંતરિક માળખું Cr2O3 અને Cr(OH)3 માં બદલાય છે, અને બાહ્ય સ્તર Fe(II,III) ઓક્સાઇડ અને Fe(III) હાઇડ્રોક્સાઇડમાં બદલાય છે.Peguet21 એ શોધી કાઢ્યું કે NaCl સોલ્યુશનમાં S2205 સ્ટેનલેસ સ્ટીલનું સ્થિર પિટિંગ સામાન્ય રીતે ક્રિટિકલ પિટિંગ ટેમ્પરેચર (CPT)થી નીચે નહીં પરંતુ ટ્રાન્સફોર્મેશન ટેમ્પરેચર રેન્જ (TTI)માં થાય છે.Thiadi22 એ તારણ કાઢ્યું હતું કે જેમ જેમ NaCl ની સાંદ્રતા વધે છે તેમ S2205 DSS નો કાટ પ્રતિકાર નોંધપાત્ર રીતે ઘટે છે, અને લાગુ સંભવિત વધુ નકારાત્મક, સામગ્રીનો કાટ પ્રતિકાર વધુ ખરાબ થાય છે.
આ લેખમાં, 2205 DSS ના કાટ વર્તણૂક પર ઉચ્ચ ખારાશ, ઉચ્ચ Cl– સાંદ્રતા અને તાપમાનની અસરનો અભ્યાસ કરવા માટે ગતિશીલ સંભવિત સ્કેનિંગ, અવબાધ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી, સતત સંભવિત, મોટ-સ્કોટકી વળાંક અને ઓપ્ટિકલ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપીનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.અને ફોટોઈલેક્ટ્રોન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી, જે CO2 ધરાવતા તેલ અને ગેસ વાતાવરણમાં 2205 DSS ની સલામત કામગીરી માટે સૈદ્ધાંતિક આધાર પૂરો પાડે છે.
પરીક્ષણ સામગ્રી સોલ્યુશન ટ્રીટેડ સ્ટીલ 2205 DSS (સ્ટીલ ગ્રેડ 110ksi)માંથી પસંદ કરવામાં આવી છે, અને મુખ્ય રાસાયણિક રચના કોષ્ટક 1 માં દર્શાવવામાં આવી છે.
ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ નમૂનાનું કદ 10 mm × 10 mm × 5 mm છે, તેને તેલ અને સંપૂર્ણ ઇથેનોલ દૂર કરવા અને સૂકવવા માટે એસિટોનથી સાફ કરવામાં આવે છે.કોપર વાયરની યોગ્ય લંબાઈને જોડવા માટે ટેસ્ટ પીસના પાછળના ભાગને સોલ્ડર કરવામાં આવે છે.વેલ્ડીંગ પછી, વેલ્ડેડ ટેસ્ટ પીસની વિદ્યુત વાહકતા ચકાસવા માટે મલ્ટિમીટર (VC9801A) નો ઉપયોગ કરો અને પછી બિન-કાર્યકારી સપાટીને ઇપોક્સી સાથે સીલ કરો.400#, 600#, 800#, 1200#, 2000# સિલિકોન કાર્બાઇડ વોટર સેન્ડપેપરનો ઉપયોગ પોલિશિંગ મશીન પર 0.25um પોલિશિંગ એજન્ટ સાથે સપાટીની ખરબચડી Ra≤1.6um થાય ત્યાં સુધી પોલિશ કરવા માટે કરો અને અંતે સાફ કરીને થર્મોસ્ટેટમાં મૂકો. .
ત્રણ-ઇલેક્ટ્રોડ સિસ્ટમ સાથે પ્રિસ્ટન (P4000A) ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ વર્કસ્ટેશનનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.1 સેમી 2 ના ક્ષેત્રફળ સાથેનો પ્લેટિનમ ઇલેક્ટ્રોડ (Pt) સહાયક ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે સેવા આપે છે, DSS 2205 (1 cm2 ના ક્ષેત્ર સાથે) કાર્યકારી ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે, અને સંદર્ભ ઇલેક્ટ્રોડ (Ag/AgCl) હતો. વપરાયેલપરીક્ષણમાં વપરાયેલ મોડેલ સોલ્યુશન (કોષ્ટક 2) અનુસાર તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું.પરીક્ષણ પહેલાં, ઉચ્ચ-શુદ્ધતા N2 સોલ્યુશન (99.99%) 1 કલાક માટે પસાર કરવામાં આવ્યું હતું, અને પછી દ્રાવણને ડીઓક્સિજન કરવા માટે CO2 30 મિનિટ માટે પસાર કરવામાં આવ્યો હતો., અને સોલ્યુશનમાં CO2 હંમેશા સંતૃપ્તિની સ્થિતિમાં હતું.
પ્રથમ, નમૂનાને ટેસ્ટ સોલ્યુશન ધરાવતી ટાંકીમાં મૂકો, અને તેને સતત તાપમાનના પાણીના સ્નાનમાં મૂકો.પ્રારંભિક સેટિંગ તાપમાન 2°C છે, અને તાપમાનમાં વધારો 1°C/min ના દરે નિયંત્રિત થાય છે, અને તાપમાન શ્રેણી નિયંત્રિત થાય છે.2-80 ° સે પર.સેલ્સિયસ.પરીક્ષણ સતત સંભવિત (-0.6142 Vs.Ag/AgCl) થી શરૂ થાય છે અને પરીક્ષણ વળાંક એક It વળાંક છે.નિર્ણાયક પિટિંગ તાપમાન પરીક્ષણ ધોરણ મુજબ, તે વળાંક જાણી શકાય છે.તાપમાન કે જેના પર વર્તમાન ઘનતા વધીને 100 μA/cm2 થાય છે તેને નિર્ણાયક પિટિંગ તાપમાન કહેવામાં આવે છે.પિટિંગ માટે સરેરાશ નિર્ણાયક તાપમાન 66.9 °C છે.ધ્રુવીકરણ વળાંક અને અવબાધ સ્પેક્ટ્રમ માટે પરીક્ષણ તાપમાન અનુક્રમે 30°C, 45°C, 60°C અને 75°C પસંદ કરવામાં આવ્યું હતું, અને સંભવિત વિચલનોને ઘટાડવા માટે સમાન નમૂનાની પરિસ્થિતિઓ હેઠળ પરીક્ષણ ત્રણ વખત પુનરાવર્તિત કરવામાં આવ્યું હતું.
નમૂનાની કાર્યકારી સપાટી પર રચાયેલી ઓક્સાઇડ ફિલ્મને દૂર કરવા માટે પોટેન્ટિઓડાયનેમિક ધ્રુવીકરણ વળાંકનું પરીક્ષણ કરતા પહેલા 5 મિનિટ માટે સોલ્યુશનના સંપર્કમાં આવેલા ધાતુના નમૂનાનું પ્રથમ કેથોડ પોટેન્શિયલ (-1.3 V) પર ધ્રુવીકરણ કરવામાં આવ્યું હતું, અને પછી ઓપન સર્કિટ સંભવિત પર 1 કલાક સુધી કાટ વોલ્ટેજ સ્થાપિત થશે નહીં.ગતિશીલ સંભવિત ધ્રુવીકરણ વળાંકનો સ્કેન દર 0.333mV/s પર સેટ કરવામાં આવ્યો હતો, અને સ્કેન અંતરાલ સંભવિત -0.3~1.2V વિરુદ્ધ OCP પર સેટ કરવામાં આવ્યો હતો.પરીક્ષણની ચોકસાઈની ખાતરી કરવા માટે, સમાન પરીક્ષણ શરતો 3 વખત પુનરાવર્તિત કરવામાં આવી હતી.
ઇમ્પીડેન્સ સ્પેક્ટ્રમ ટેસ્ટિંગ સોફ્ટવેર - વર્સા સ્ટુડિયો.પરીક્ષણ પ્રથમ સ્થિર ઓપન-સર્કિટ સંભવિત પર હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું, વૈકલ્પિક વિક્ષેપ વોલ્ટેજનું કંપનવિસ્તાર 10 mV પર સેટ કરવામાં આવ્યું હતું, અને માપન આવર્તન 10–2–105 Hz પર સેટ કરવામાં આવી હતી.પરીક્ષણ પછી સ્પેક્ટ્રમ ડેટા.
વર્તમાન સમય વક્ર પરીક્ષણ પ્રક્રિયા: એનોડિક ધ્રુવીકરણ વળાંકના પરિણામો અનુસાર વિવિધ પેસિવેશન પોટેન્શિયલ પસંદ કરો, સતત સંભવિત પર તે વળાંકને માપો અને ફિલ્મ વિશ્લેષણ માટે ફીટ કરેલ વળાંકના ઢોળાવની ગણતરી કરવા માટે ડબલ લઘુગણક વળાંકને ફિટ કરો.પેસિવેટિંગ ફિલ્મની રચનાની પદ્ધતિ.
ઓપન સર્કિટ વોલ્ટેજ સ્થિર થયા પછી, મોટ-સ્કોટકી કર્વ ટેસ્ટ કરો.પરીક્ષણ સંભવિત સ્કેન શ્રેણી 1.0~-1.0V (vS.Ag/AgCl), સ્કેન રેટ 20mV/s, પરીક્ષણ આવર્તન 1000Hz પર સેટ, ઉત્તેજના સંકેત 5mV.
2205 DSS ફિલ્મની રચના પછી સપાટીની પેસિવેશન ફિલ્મની રચના અને રાસાયણિક સ્થિતિનું પરીક્ષણ કરવા માટે એક્સ-રે ફોટોઈલેક્ટ્રોન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (XPS) (ESCALAB 250Xi, UK) નો ઉપયોગ કરો અને શ્રેષ્ઠ સોફ્ટવેરનો ઉપયોગ કરીને માપન ડેટા પીક-ફિટ પ્રોસેસિંગ કરો.અણુ સ્પેક્ટ્રાના ડેટાબેઝ અને સંબંધિત સાહિત્ય23 સાથે સરખામણી અને C1s (284.8 eV) નો ઉપયોગ કરીને માપાંકિત.કાટનું મોર્ફોલોજી અને નમૂનાઓ પરના ખાડાઓની ઊંડાઈ અલ્ટ્રા-ડીપ ઓપ્ટિકલ ડિજિટલ માઇક્રોસ્કોપ (ઝીસ સ્માર્ટ ઝૂમ5, જર્મની) નો ઉપયોગ કરીને દર્શાવવામાં આવી હતી.
નમૂનાનું સતત સંભવિત પદ્ધતિ દ્વારા સમાન સંભવિત (-0.6142 V rel. Ag/AgCl) પર પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું અને કાટ વર્તમાન વળાંક સમય સાથે રેકોર્ડ કરવામાં આવ્યો હતો.CPT પરીક્ષણ ધોરણ મુજબ, ધ્રુવીકરણ વર્તમાન ઘનતા વધતા તાપમાન સાથે ધીમે ધીમે વધે છે.1 એ 100 g/L Cl– અને સંતૃપ્ત CO2 ધરાવતા સિમ્યુલેટેડ સોલ્યુશનમાં 2205 DSS નું નિર્ણાયક પિટિંગ તાપમાન બતાવે છે.તે જોઈ શકાય છે કે સોલ્યુશનના નીચા તાપમાને, વર્તમાન ઘનતા વધતા પરીક્ષણ સમય સાથે વ્યવહારીક રીતે બદલાતી નથી.અને જ્યારે સોલ્યુશનનું તાપમાન ચોક્કસ મૂલ્ય સુધી વધે છે, ત્યારે વર્તમાન ઘનતા ઝડપથી વધી હતી, જે સૂચવે છે કે દ્રાવણના તાપમાનમાં વધારા સાથે પેસિવેટિંગ ફિલ્મના વિસર્જનનો દર વધ્યો છે.જ્યારે ઘન દ્રાવણનું તાપમાન 2°C થી લગભગ 67°C સુધી વધે છે, ત્યારે 2205DSS ની ધ્રુવીકરણ વર્તમાન ઘનતા વધીને 100µA/cm2 થાય છે, અને 2205DSS નું સરેરાશ નિર્ણાયક પિટિંગ તાપમાન 66.9°C છે, જે લગભગ 16.6°C છે. 2205DSS કરતા વધારે.ધોરણ 3.5 wt.% NaCl (0.7 V)26.નિર્ણાયક પિટિંગ તાપમાન માપન સમયે લાગુ સંભવિત પર આધાર રાખે છે: લાગુ સંભવિત નીચું, માપવામાં આવેલ નિર્ણાયક પિટિંગ તાપમાન જેટલું ઊંચું છે.
100 g/L Cl– અને સંતૃપ્ત CO2 ધરાવતા સિમ્યુલેટેડ સોલ્યુશનમાં 2205 ડુપ્લેક્સ સ્ટેનલેસ સ્ટીલના નિર્ણાયક તાપમાન વળાંકને પિટિંગ.
અંજીર પર.2 વિવિધ તાપમાને 100 g/L Cl- અને સંતૃપ્ત CO2 ધરાવતા સિમ્યુલેટેડ સોલ્યુશન્સમાં 2205 DSS ના એસી ઇમ્પીડેન્સ પ્લોટ દર્શાવે છે.તે જોઈ શકાય છે કે વિવિધ તાપમાને 2205DSS ના Nyquist ડાયાગ્રામમાં ઉચ્ચ-આવર્તન, મધ્ય-આવર્તન અને ઓછી-આવર્તન પ્રતિકાર-કેપેસીટન્સ ચાપનો સમાવેશ થાય છે, અને પ્રતિકાર-કેપેસીટન્સ ચાપ અર્ધવર્તુળાકાર નથી.કેપેસિટીવ આર્કની ત્રિજ્યા પેસિવેટિંગ ફિલ્મના પ્રતિકાર મૂલ્ય અને ઇલેક્ટ્રોડ પ્રતિક્રિયા દરમિયાન ચાર્જ ટ્રાન્સફર પ્રતિકારના મૂલ્યને પ્રતિબિંબિત કરે છે.તે સામાન્ય રીતે સ્વીકારવામાં આવે છે કે કેપેસિટીવ આર્કની ત્રિજ્યા જેટલી મોટી હશે, સોલ્યુશનમાં મેટલ સબસ્ટ્રેટની કાટ પ્રતિકાર વધુ સારી છે.30 °C ના સોલ્યુશન તાપમાન પર, Nyquist ડાયાગ્રામ પર કેપેસિટીવ આર્કની ત્રિજ્યા અને ઇમ્પીડેન્સ મોડ્યુલસ |Z|ના ડાયાગ્રામ પરનો તબક્કો કોણબોડ સૌથી વધુ છે અને 2205 DSS કાટ સૌથી નીચો છે.જેમ જેમ સોલ્યુશનનું તાપમાન વધે છે, તેમ |Z|ઇમ્પીડેન્સ મોડ્યુલસ, આર્ક ત્રિજ્યા અને સોલ્યુશન રેઝિસ્ટન્સ ઘટે છે, વધુમાં, મધ્યવર્તી આવર્તન પ્રદેશમાં તબક્કો કોણ પણ 79 Ω થી 58 Ω સુધી ઘટે છે, જે વિશાળ શિખર અને ગાઢ આંતરિક સ્તર દર્શાવે છે અને એક છૂટાછવાયા (છિદ્રાળુ) બાહ્ય પડ મુખ્ય છે. એક અસંગત નિષ્ક્રિય ફિલ્મના લક્ષણો 28.તેથી, જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ, મેટલ સબસ્ટ્રેટની સપાટી પર બનેલી પેસિવેટિંગ ફિલ્મ ઓગળી જાય છે અને તિરાડો પડે છે, જે સબસ્ટ્રેટના રક્ષણાત્મક ગુણધર્મોને નબળી પાડે છે અને સામગ્રીના કાટ પ્રતિકારને બગાડે છે29.
ઇમ્પિડન્સ સ્પેક્ટ્રમ ડેટાને ફિટ કરવા માટે ZSimDeme સોફ્ટવેરનો ઉપયોગ કરીને, ફીટ સમકક્ષ સર્કિટ ફિગ. 330 માં બતાવવામાં આવ્યું છે, જ્યાં Rs એ સિમ્યુલેટેડ સોલ્યુશન રેઝિસ્ટન્સ છે, Q1 એ ફિલ્મ કેપેસીટન્સ છે, Rf એ જનરેટેડ પેસિવેટિંગ ફિલ્મનો પ્રતિકાર છે, Q2 એ ડબલ છે. સ્તર કેપેસીટન્સ, અને Rct એ ચાર્જ ટ્રાન્સફર પ્રતિકાર છે.કોષ્ટકમાં ફિટિંગના પરિણામોમાંથી.3 બતાવે છે કે જેમ જેમ સિમ્યુલેટેડ સોલ્યુશનનું તાપમાન વધે છે તેમ, n1 નું મૂલ્ય 0.841 થી 0.769 સુધી ઘટે છે, જે બે-સ્તર કેપેસિટર્સ વચ્ચેના અંતરમાં વધારો અને ઘનતામાં ઘટાડો દર્શાવે છે.ચાર્જ ટ્રાન્સફર પ્રતિકાર Rct ધીમે ધીમે 2.958×1014 થી ઘટીને 2.541×103 Ω cm2 થયો, જે સામગ્રીના કાટ પ્રતિકારમાં ધીમે ધીમે ઘટાડો દર્શાવે છે.સોલ્યુશન Rs નો પ્રતિકાર 2.953 થી ઘટીને 2.469 Ω cm2 થયો, અને પેસિવેટિંગ ફિલ્મની કેપેસિટેન્સ Q2 5.430 10-4 થી ઘટીને 1.147 10-3 Ω cm2 થઈ, સોલ્યુશનની વાહકતા વધી, પેસિવેટિંગ ફિલ્મની સ્થિરતા ઘટી , અને સોલ્યુશન Cl-, SO42-, વગેરે) માધ્યમમાં વધે છે, જે પેસિવેટિંગ ફિલ્મ 31 ના વિનાશને વેગ આપે છે.આ ફિલ્મ પ્રતિકાર Rf (4662 થી 849 Ω cm2 સુધી) માં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે અને ડુપ્લેક્સ સ્ટેનલેસ સ્ટીલની સપાટી પર રચાયેલા ધ્રુવીકરણ પ્રતિકાર Rp (Rct+Rf) માં ઘટાડો થાય છે.
તેથી, સોલ્યુશનનું તાપમાન DSS 2205 ના કાટ પ્રતિકારને અસર કરે છે. સોલ્યુશનના નીચા તાપમાને, Fe2 + ની હાજરીમાં કેથોડ અને એનોડ વચ્ચે પ્રતિક્રિયા પ્રક્રિયા થાય છે, જે ઝડપથી વિસર્જન અને કાટમાં ફાળો આપે છે. એનોડ, તેમજ સપાટી પર બનેલી ફિલ્મનું નિષ્ક્રિયકરણ, વધુ સંપૂર્ણ અને ઉચ્ચ ઘનતા, ઉકેલો વચ્ચે વધુ પ્રતિકારક ચાર્જ ટ્રાન્સફર, મેટલ મેટ્રિક્સના વિસર્જનને ધીમું કરે છે અને વધુ સારી કાટ પ્રતિકાર દર્શાવે છે.જેમ જેમ સોલ્યુશનનું તાપમાન વધે છે તેમ, ચાર્જ ટ્રાન્સફર આરસીટીનો પ્રતિકાર ઘટે છે, સોલ્યુશનમાં આયનો વચ્ચેની પ્રતિક્રિયાનો દર ઝડપી બને છે, અને આક્રમક આયનોના પ્રસારનો દર ઝડપી બને છે, જેથી પ્રારંભિક કાટ ઉત્પાદનો ફરીથી સપાટી પર રચાય છે. મેટલ સબસ્ટ્રેટની સપાટી પરથી સબસ્ટ્રેટ.પાતળી પેસિવેટિંગ ફિલ્મ સબસ્ટ્રેટના રક્ષણાત્મક ગુણધર્મોને નબળી પાડે છે.
અંજીર પર.આકૃતિ 4 વિવિધ તાપમાને 100 g/L Cl– અને સંતૃપ્ત CO2 ધરાવતા સિમ્યુલેટેડ સોલ્યુશન્સમાં 2205 DSS ના ગતિશીલ સંભવિત ધ્રુવીકરણ વણાંકો દર્શાવે છે.તે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે જ્યારે સંભવિત -0.4 થી 0.9 V ની રેન્જમાં હોય છે, ત્યારે વિવિધ તાપમાને એનોડ વણાંકો સ્પષ્ટ પેસિવેશન પ્રદેશો ધરાવે છે, અને સ્વ-કાટ સંભવિત લગભગ -0.7 થી -0.5 V છે. ઘનતા વર્તમાન 100 μA/cm233 સુધી વધે છે એનોડ વળાંકને સામાન્ય રીતે પિટિંગ પોટેન્શિયલ (Eb અથવા Etra) કહેવામાં આવે છે.જેમ જેમ તાપમાન વધે છે, પેસિવેશન અંતરાલ ઘટે છે, સ્વ-કાટ સંભવિત ઘટે છે, કાટ વર્તમાન ઘનતા વધે છે, અને ધ્રુવીકરણ વળાંક જમણી તરફ નીચે જાય છે, જે દર્શાવે છે કે સિમ્યુલેટેડ સોલ્યુશનમાં DSS 2205 દ્વારા રચાયેલી ફિલ્મ સક્રિય છે. પ્રવૃત્તિ.100 g/l Cl– અને સંતૃપ્ત CO2 ની સામગ્રી, કાટ માટે સંવેદનશીલતામાં વધારો કરે છે, આક્રમક આયનો દ્વારા સરળતાથી નુકસાન થાય છે, જે મેટલ મેટ્રિક્સના કાટમાં વધારો અને કાટ પ્રતિકારમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે.
તે કોષ્ટક 4 પરથી જોઈ શકાય છે કે જ્યારે તાપમાન 30°C થી 45°C સુધી વધે છે, ત્યારે અનુરૂપ ઓવરપેસિવેશન સંભવિતમાં થોડો ઘટાડો થાય છે, પરંતુ અનુરૂપ કદની પેસિવેશન વર્તમાન ઘનતા નોંધપાત્ર રીતે વધે છે, જે દર્શાવે છે કે આ હેઠળની પેસિવેટિંગ ફિલ્મનું રક્ષણ વધતા તાપમાન સાથે પરિસ્થિતિઓ વધે છે.જ્યારે તાપમાન 60 ડિગ્રી સેલ્સિયસ સુધી પહોંચે છે, ત્યારે અનુરૂપ પિટિંગ સંભવિત નોંધપાત્ર રીતે ઘટે છે, અને તાપમાનમાં વધારો થતાં આ વલણ વધુ સ્પષ્ટ બને છે.એ નોંધવું જોઈએ કે 75°C પર આકૃતિમાં નોંધપાત્ર ક્ષણિક વર્તમાન શિખર દેખાય છે, જે નમૂનાની સપાટી પર મેટાસ્ટેબલ પિટિંગ કાટની હાજરી સૂચવે છે.
તેથી, સોલ્યુશનના તાપમાનમાં વધારા સાથે, સોલ્યુશનમાં ઓગળેલા ઓક્સિજનની માત્રામાં ઘટાડો થાય છે, ફિલ્મની સપાટીનું pH મૂલ્ય ઘટે છે, અને પેસિવેટિંગ ફિલ્મની સ્થિરતા ઘટે છે.વધુમાં, સોલ્યુશનનું તાપમાન જેટલું ઊંચું હોય છે, સોલ્યુશનમાં આક્રમક આયનોની પ્રવૃત્તિ વધુ હોય છે અને સબસ્ટ્રેટની સપાટીના ફિલ્મ સ્તરને નુકસાનનો દર વધારે હોય છે.ફિલ્મ લેયરમાં બનેલા ઓક્સાઇડ સરળતાથી પડી જાય છે અને દ્રાવ્ય સંયોજનો બનાવવા માટે ફિલ્મ લેયરમાં કેશન્સ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, જેનાથી ખાડા થવાની સંભાવના વધી જાય છે.રિજનરેટેડ ફિલ્મ લેયર પ્રમાણમાં ઢીલું હોવાથી, સબસ્ટ્રેટ પર રક્ષણાત્મક અસર ઓછી હોય છે, જે મેટલ સબસ્ટ્રેટના કાટને વધારે છે.ગતિશીલ ધ્રુવીકરણ સંભવિત પરીક્ષણના પરિણામો અવબાધ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીના પરિણામો સાથે સુસંગત છે.
અંજીર પર.આકૃતિ 5a બતાવે છે કે તે 100 g/L Cl– અને સંતૃપ્ત CO2 ધરાવતા મોડેલ સોલ્યુશનમાં 2205 DSS માટે વળાંક આપે છે.સમયના કાર્ય તરીકે પેસિવેશન વર્તમાન ઘનતા વિવિધ તાપમાને 1 કલાક માટે -300 mV (Ag/AgCl ને સંબંધિત) ની સંભવિતતા પર ધ્રુવીકરણ પછી મેળવવામાં આવી હતી.તે જોઈ શકાય છે કે સમાન સંભવિત અને જુદા જુદા તાપમાને 2205 DSS ની નિષ્ક્રિયતા વર્તમાન ઘનતા વલણ મૂળભૂત રીતે સમાન છે, અને વલણ ધીમે ધીમે સમય સાથે ઘટે છે અને સરળ બનવાનું વલણ ધરાવે છે.જેમ જેમ તાપમાન ધીમે ધીમે વધતું જાય તેમ, 2205 DSS ની નિષ્ક્રિયતા વર્તમાન ઘનતામાં વધારો થયો, જે ધ્રુવીકરણના પરિણામો સાથે સુસંગત હતો, જેણે એ પણ સૂચવ્યું કે મેટલ સબસ્ટ્રેટ પરના ફિલ્મ સ્તરની રક્ષણાત્મક લાક્ષણિકતાઓ વધતા સોલ્યુશન તાપમાન સાથે ઘટે છે.
સમાન ફિલ્મ નિર્માણ સંભવિત અને વિવિધ તાપમાને 2205 DSS ના પોટેન્ટિઓસ્ટેટિક ધ્રુવીકરણ વણાંકો.(a) સમય વિરુદ્ધ વર્તમાન ઘનતા, (b) નિષ્ક્રિય ફિલ્મ વૃદ્ધિ લઘુગણક.
(1)34 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, સમાન ફિલ્મ નિર્માણ સંભવિત માટે જુદા જુદા તાપમાને પેસિવેશન વર્તમાન ઘનતા અને સમય વચ્ચેના સંબંધની તપાસ કરો:
જ્યાં i ફિલ્મ નિર્માણ સંભવિત, A/cm2 પર પેસિવેશન વર્તમાન ઘનતા છે.A એ કાર્યકારી ઇલેક્ટ્રોડનો વિસ્તાર છે, cm2.K એ તેમાં ફીટ કરેલ વળાંકનો ઢોળાવ છે.t સમય, એસ
અંજીર પર.5b 2205 DSS માટે logI અને logt વળાંકો એક જ ફિલ્મ નિર્માણ સંભવિત પર જુદા જુદા તાપમાને બતાવે છે.સાહિત્યિક માહિતી અનુસાર, 35 જ્યારે રેખા K = -1 ઢોળાવ કરે છે, ત્યારે સબસ્ટ્રેટની સપાટી પર બનેલ ફિલ્મ સ્તર વધુ ગીચ હોય છે અને મેટલ સબસ્ટ્રેટને વધુ સારી રીતે કાટ પ્રતિકાર ધરાવે છે.અને જ્યારે સીધી રેખા K = -0.5 ઢોળાવ કરે છે, ત્યારે સપાટી પર બનેલ ફિલ્મ સ્તર ઢીલું હોય છે, તેમાં ઘણા નાના છિદ્રો હોય છે અને મેટલ સબસ્ટ્રેટને નબળી કાટ પ્રતિકાર હોય છે.તે જોઈ શકાય છે કે 30°C, 45°C, 60°C, અને 75°C પર, પસંદ કરેલ રેખીય ઢોળાવ અનુસાર ફિલ્મ સ્તરની રચના ગાઢ છિદ્રોમાંથી છૂટક છિદ્રોમાં બદલાય છે.પોઈન્ટ ડિફેક્ટ મોડલ (PDM)36,37 મુજબ તે જોઈ શકાય છે કે પરીક્ષણ દરમિયાન લાગુ સંભવિત વર્તમાન ઘનતાને અસર કરતું નથી, જે દર્શાવે છે કે તાપમાન પરીક્ષણ દરમિયાન એનોડ વર્તમાન ઘનતાના માપનને સીધી અસર કરે છે, તેથી વર્તમાન ઘનતાને અસર કરે છે. વધતા તાપમાન સાથે વધે છે.ઉકેલ, અને 2205 DSS ની ઘનતા વધે છે, અને કાટ પ્રતિકાર ઘટે છે.
DSS પર બનેલા પાતળા ફિલ્મ સ્તરના સેમિકન્ડક્ટર ગુણધર્મો તેના કાટ પ્રતિકારને અસર કરે છે38, સેમિકન્ડક્ટરનો પ્રકાર અને પાતળા ફિલ્મ સ્તરની વાહક ઘનતા પાતળા ફિલ્મ સ્તર DSS39,40 ના ક્રેકીંગ અને પિટિંગને અસર કરે છે જ્યાં કેપેસીટન્સ C અને E. સંભવિત પાતળા ફિલ્મ સ્તર MS ના સંબંધને સંતોષે છે, સેમિકન્ડક્ટરનો સ્પેસ ચાર્જ નીચેની રીતે ગણવામાં આવે છે:
સૂત્રમાં, ε એ ઓરડાના તાપમાને પેસિવેટિંગ ફિલ્મની પરવાનગી છે, 1230 ની બરાબર, ε0 એ શૂન્યાવકાશ પરવાનગી છે, જે 8.85 × 10–14 F/cm છે, E એ ગૌણ ચાર્જ છે (1.602 × 10–19 C) ;ND એ n-ટાઈપ સેમિકન્ડક્ટર દાતાઓની ઘનતા છે, cm–3, NA એ p-ટાઈપ સેમિકન્ડક્ટરની સ્વીકૃત ઘનતા છે, cm–3, EFB એ ફ્લેટ-બેન્ડ પોટેન્શિયલ છે, V, K બોલ્ટ્ઝમેનનું સ્થિરાંક છે, 1.38 × 10–3 .23 J/K, T – તાપમાન, K.
ફીટ કરેલ લાઇનના ઢોળાવ અને વિક્ષેપની ગણતરી માપેલ MS વળાંક, લાગુ એકાગ્રતા (ND), સ્વીકૃત સાંદ્રતા (NA), અને ફ્લેટ બેન્ડ સંભવિત (Efb)42 પર એક રેખીય વિભાજનને ફીટ કરીને કરી શકાય છે.
અંજીર પર.6 એ 100 g/l Cl- ધરાવતા સિમ્યુલેટેડ સોલ્યુશનમાં રચાયેલી 2205 DSS ફિલ્મની સપાટીના સ્તરના મોટ-સ્કોટકી વળાંક બતાવે છે અને 1 કલાક માટે સંભવિત (-300 mV) પર CO2 સાથે સંતૃપ્ત થાય છે.તે જોઈ શકાય છે કે વિવિધ તાપમાને બનેલા તમામ પાતળા-ફિલ્મ સ્તરોમાં n+p-પ્રકારના બાયપોલર સેમિકન્ડક્ટરની લાક્ષણિકતાઓ હોય છે.n-ટાઈપ સેમિકન્ડક્ટરમાં સોલ્યુશન આયન સિલેક્ટિવિટી હોય છે, જે સ્ટેનલેસ સ્ટીલ કેશનને પેસિવેશન ફિલ્મ દ્વારા સોલ્યુશનમાં ફેલાતા અટકાવી શકે છે, જ્યારે પી-ટાઈપ સેમિકન્ડક્ટરમાં કેશન સિલેક્ટિવિટી હોય છે, જે પેસિવેશન ક્રોસિંગમાંથી સોલ્યુશનમાં રહેલા કાટવાળા આયનોને રોકી શકે છે. સબસ્ટ્રેટની સપાટી પર બહાર 26 .તે પણ જોઈ શકાય છે કે બે ફિટિંગ વળાંકો વચ્ચે એક સરળ સંક્રમણ છે, ફિલ્મ ફ્લેટ બેન્ડ સ્થિતિમાં છે અને ફ્લેટ બેન્ડ સંભવિત Efb નો ઉપયોગ સેમિકન્ડક્ટરના એનર્જી બેન્ડની સ્થિતિ નક્કી કરવા અને તેના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે થઈ શકે છે. સ્થિરતા43..
કોષ્ટક 5 માં દર્શાવેલ MC વળાંક ફિટિંગ પરિણામો અનુસાર, આઉટગોઇંગ કોન્સન્ટ્રેશન (ND) અને રીસીવિંગ કોન્સન્ટ્રેશન (NA) અને તીવ્રતાના સમાન ક્રમના ફ્લેટ બેન્ડ સંભવિત Efb 44 ની ગણતરી કરવામાં આવી હતી.લાગુ કરેલ વાહક પ્રવાહની ઘનતા મુખ્યત્વે સ્પેસ ચાર્જ લેયરમાં પોઈન્ટ ખામીઓ અને પેસિવેટિંગ ફિલ્મની પિટિંગ સંભવિતતા દર્શાવે છે.લાગુ વાહકની સાંદ્રતા જેટલી વધારે છે, તેટલું સરળ ફિલ્મ સ્તર તૂટી જાય છે અને સબસ્ટ્રેટ કાટની સંભાવના વધારે છે45.વધુમાં, સોલ્યુશનના તાપમાનમાં ધીમે ધીમે વધારો થવા સાથે, ફિલ્મ લેયરમાં એનડી ઉત્સર્જક સાંદ્રતા 5.273×1020 cm-3 થી વધીને 1.772×1022 cm-3, અને NA હોસ્ટ સાંદ્રતા 4.972×1021 થી વધીને 4.592 થઈ ગઈ. ×1023.સેમી - ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે.3, ફ્લેટ બેન્ડ સંભવિત 0.021 V થી 0.753 V સુધી વધે છે, દ્રાવણમાં વાહકોની સંખ્યા વધે છે, દ્રાવણમાં આયનો વચ્ચેની પ્રતિક્રિયા તીવ્ર બને છે, અને ફિલ્મ સ્તરની સ્થિરતા ઘટે છે.જેમ જેમ સોલ્યુશનનું તાપમાન વધે છે, અંદાજિત રેખાના ઢોળાવનું નિરપેક્ષ મૂલ્ય જેટલું નાનું હોય છે, સોલ્યુશનમાં વાહકોની ઘનતા જેટલી વધારે હોય છે, આયનો વચ્ચેના પ્રસારનો દર જેટલો વધારે હોય છે અને આયનની ખાલી જગ્યાઓની સંખ્યા જેટલી વધારે હોય છે. ફિલ્મ સ્તરની સપાટી., ત્યાં મેટલ સબસ્ટ્રેટ, સ્થિરતા અને કાટ પ્રતિકાર 46,47 ઘટાડે છે.
ફિલ્મની રાસાયણિક રચના મેટલ કેશનની સ્થિરતા અને સેમિકન્ડક્ટર્સની કામગીરી પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે, અને તાપમાનમાં ફેરફાર સ્ટેનલેસ સ્ટીલ ફિલ્મની રચના પર મહત્વપૂર્ણ અસર કરે છે.અંજીર પર.આકૃતિ 7 100 g/L Cl– અને સંતૃપ્ત CO2 ધરાવતા સિમ્યુલેટેડ સોલ્યુશનમાં 2205 DSS ફિલ્મના સપાટી સ્તરનું સંપૂર્ણ XPS સ્પેક્ટ્રમ બતાવે છે.વિવિધ તાપમાને ચિપ્સ દ્વારા બનેલી ફિલ્મોના મુખ્ય ઘટકો મૂળભૂત રીતે સમાન હોય છે, અને ફિલ્મોના મુખ્ય ઘટકો Fe, Cr, Ni, Mo, O, N, અને C છે. તેથી, ફિલ્મ સ્તરના મુખ્ય ઘટકો Fe છે. , Cr, Ni, Mo, O, N અને C. Cr ઓક્સાઇડ્સ, Fe ઓક્સાઇડ્સ અને હાઇડ્રોક્સાઇડ્સ અને થોડી માત્રામાં Ni અને Mo ઑક્સાઇડ્સ સાથેનું કન્ટેનર.
સંપૂર્ણ XPS 2205 DSS સ્પેક્ટ્રા વિવિધ તાપમાને લેવામાં આવે છે.(a) 30°С, (b) 45°С, (c) 60°С, (d) 75°С.
ફિલ્મની મુખ્ય રચના પેસિવેટિંગ ફિલ્મમાં સંયોજનોના થર્મોડાયનેમિક ગુણધર્મો સાથે સંબંધિત છે.કોષ્ટકમાં આપેલ ફિલ્મ સ્તરમાં મુખ્ય ઘટકોની બંધનકર્તા ઊર્જા અનુસાર.6, તે જોઈ શકાય છે કે Cr2p3/2 ની લાક્ષણિકતા સ્પેક્ટ્રલ શિખરો મેટલ Cr0 (573.7 ± 0.2 eV), Cr2O3 (574.5 ± 0.3 eV), અને Cr(OH)3 ( 575.4 ± 0. 1 eV) માં વહેંચાયેલી છે. આકૃતિ 8a માં બતાવેલ છે, જેમાં Cr તત્વ દ્વારા રચાયેલ ઓક્સાઇડ એ ફિલ્મમાં મુખ્ય ઘટક છે, જે ફિલ્મના કાટ પ્રતિકાર અને તેના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રદર્શનમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.ફિલ્મ સ્તરમાં Cr2O3 ની સંબંધિત ટોચની તીવ્રતા Cr(OH)3 કરતા વધારે છે.જો કે, જેમ જેમ નક્કર દ્રાવણનું તાપમાન વધે છે તેમ, Cr2O3 ની સાપેક્ષ શિખર ધીમે ધીમે નબળી પડે છે, જ્યારે Cr(OH)3 ની સાપેક્ષ શિખર ધીમે ધીમે વધે છે, જે Cr2O3 થી Cr(OH) માં ફિલ્મ સ્તરમાં મુખ્ય Cr3+ નું સ્પષ્ટ પરિવર્તન સૂચવે છે. 3, અને ઉકેલનું તાપમાન વધે છે.
Fe2p3/2 ના લાક્ષણિક સ્પેક્ટ્રમના શિખરોની બંધનકર્તા ઊર્જામાં મુખ્યત્વે ધાતુની સ્થિતિ Fe0 (706.4 ± 0.2 eV), Fe3O4 (707.5 ± 0.2 eV), FeO (709.5 ± 0.1 eV ) અને FeOO117 (FOO11) ધાતુના ચાર શિખરોનો સમાવેશ થાય છે. eV) ± 0.3 eV), ફિગ 8b માં બતાવ્યા પ્રમાણે, Fe મુખ્યત્વે Fe2+ અને Fe3+ ના રૂપમાં રચાયેલી ફિલ્મમાં હાજર છે.FeO માંથી Fe2+ નીચલા બંધનકર્તા ઊર્જા શિખરો પર Fe(II) પર પ્રભુત્વ ધરાવે છે, જ્યારે Fe3O4 અને Fe(III) FeOOH સંયોજનો ઉચ્ચ બંધનકર્તા ઊર્જા શિખરો પર પ્રભુત્વ ધરાવે છે. 48,49.Fe3+ શિખરની સાપેક્ષ તીવ્રતા Fe2+ કરતાં વધારે છે, પરંતુ Fe3+ શિખરની સાપેક્ષ તીવ્રતા વધતા સોલ્યુશન તાપમાન સાથે ઘટે છે, અને Fe2+ શિખરની સાપેક્ષ તીવ્રતા વધે છે, જેમાંથી ફિલ્મ સ્તરમાં મુખ્ય પદાર્થમાં ફેરફાર સૂચવે છે. દ્રાવણનું તાપમાન વધારવા માટે Fe3+ થી Fe2+.
Mo3d5/2 ના લાક્ષણિક વર્ણપટના શિખરોમાં મુખ્યત્વે બે પીક પોઝિશન્સ Mo3d5/2 અને Mo3d3/243.50નો સમાવેશ થાય છે, જ્યારે Mo3d5/2માં મેટાલિક Mo (227.5 ± 0.3 eV), Mo4+ (228.9 ± 0.2 eV) અને Mo6+ (3±0.4± eV)નો સમાવેશ થાય છે. ), જ્યારે Mo3d3/2 માં મેટાલિક Mo (230.4 ± 0.1 eV), Mo4+ (231.5 ± 0.2 eV) અને Mo6+ (232, 8 ± 0.1 eV) પણ આકૃતિ 8c માં બતાવ્યા પ્રમાણે છે, તેથી Mo તત્વો ત્રણથી વધુ વેલેન્સમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. ફિલ્મ સ્તરની સ્થિતિ.Ni2p3/2 ના લાક્ષણિક વર્ણપટના શિખરોની બંધનકર્તા ઊર્જામાં અનુક્રમે Ni0 (852.4 ± 0.2 eV) અને NiO (854.1 ± 0.2 eV)નો સમાવેશ થાય છે, જેમ કે આકૃતિ 8g માં બતાવ્યા પ્રમાણે.લાક્ષણિકતા N1s શિખરમાં N (399.6 ± 0.3 eV) નો સમાવેશ થાય છે, જેમ કે ફિગ. 8d માં બતાવ્યા પ્રમાણે.લાક્ષણિકતા O1s શિખરોમાં O2- (529.7 ± 0.2 eV), OH- (531.2 ± 0.2 eV) અને H2O (531.8 ± 0.3 eV)નો સમાવેશ થાય છે, જેમ કે ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે. ફિલ્મ સ્તરના મુખ્ય ઘટકો છે (OH- અને O2 -) , જે મુખ્યત્વે ફિલ્મ સ્તરમાં Cr અને Fe ના ઓક્સિડેશન અથવા હાઇડ્રોજન ઓક્સિડેશન માટે વપરાય છે.OH- ની સંબંધિત ટોચની તીવ્રતા નોંધપાત્ર રીતે વધી કારણ કે તાપમાન 30°C થી 75°C સુધી વધ્યું છે.તેથી, તાપમાનમાં વધારા સાથે, ફિલ્મ સ્તરમાં O2- ની મુખ્ય સામગ્રીની રચના O2- થી OH- અને O2- માં બદલાય છે.
અંજીર પર.આકૃતિ 9 100 g/L Cl– અને સંતૃપ્ત CO2 ધરાવતા મોડેલ સોલ્યુશનમાં ગતિશીલ સંભવિત ધ્રુવીકરણ પછી નમૂના 2205 DSS ની માઇક્રોસ્કોપિક સપાટી આકારવિજ્ઞાન દર્શાવે છે.તે જોઈ શકાય છે કે જુદા જુદા તાપમાને ધ્રુવીકૃત થયેલ નમૂનાઓની સપાટી પર, વિવિધ ડિગ્રીના કાટ ખાડાઓ છે, આ આક્રમક આયનોના દ્રાવણમાં થાય છે, અને દ્રાવણના તાપમાનમાં વધારો સાથે, વધુ ગંભીર કાટ થાય છે. નમૂનાઓની સપાટી.સબસ્ટ્રેટએકમ વિસ્તાર દીઠ ખાડા ખાડાઓની સંખ્યા અને કાટ કેન્દ્રોની ઊંડાઈ વધે છે.
100 g/l Cl– અને સંતૃપ્ત CO2 ધરાવતા મોડેલ સોલ્યુશનમાં 2205 DSS ના કાટ વણાંકો વિવિધ તાપમાને (a) 30°C, (b) 45°C, (c) 60°C, (d) 75°C.
તેથી, તાપમાનમાં વધારો DSS ના દરેક ઘટકની પ્રવૃત્તિમાં વધારો કરશે, તેમજ આક્રમક વાતાવરણમાં આક્રમક આયનોની પ્રવૃત્તિમાં વધારો કરશે, જે નમૂનાની સપાટીને ચોક્કસ અંશે નુકસાન પહોંચાડશે, જે પિટિંગ પ્રવૃત્તિમાં વધારો કરશે., અને કાટ ખાડાઓનું નિર્માણ વધશે.ઉત્પાદનની રચનાનો દર વધશે અને સામગ્રીનો કાટ પ્રતિકાર ઘટશે51,52,53,54,55.
અંજીર પર.10 ફિલ્ડ ઓપ્ટિકલ ડિજિટલ માઇક્રોસ્કોપની અલ્ટ્રા હાઇ ડેપ્થ સાથે પોલરાઇઝ્ડ 2205 DSS સેમ્પલની મોર્ફોલોજી અને પિટિંગ ડેપ્થ દર્શાવે છે.અંજીરમાંથી.10a બતાવે છે કે નાના કાટ ખાડાઓ પણ મોટા ખાડાઓની આસપાસ દેખાયા હતા, જે દર્શાવે છે કે નમૂનાની સપાટી પરની પેસિવેટિંગ ફિલ્મ આપેલ વર્તમાન ઘનતા પર કાટ ખાડાઓની રચના સાથે આંશિક રીતે નાશ પામી હતી, અને મહત્તમ ખાડાની ઊંડાઈ 12.9 µm હતી.આકૃતિ 10b માં બતાવ્યા પ્રમાણે.
ડીએસએસ વધુ સારી રીતે કાટ પ્રતિકાર દર્શાવે છે, તેનું મુખ્ય કારણ એ છે કે સ્ટીલની સપાટી પર બનેલી ફિલ્મ સોલ્યુશનમાં સારી રીતે સુરક્ષિત છે, મોટ-સ્કોટકી, ઉપરોક્ત XPS પરિણામો અને સંબંધિત સાહિત્ય 13,56,57,58 અનુસાર, ફિલ્મ મુખ્યત્વે નીચેનામાંથી પસાર થાય છે આ Fe અને Cr ના ઓક્સિડેશનની પ્રક્રિયા છે.
Fe2+ ફિલ્મ અને સોલ્યુશન વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ 53 પર સરળતાથી ઓગળી જાય છે અને અવક્ષેપ કરે છે, અને કેથોડિક પ્રતિક્રિયા પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
કોરોડેડ અવસ્થામાં, બે-સ્તરની માળખાકીય ફિલ્મ બને છે, જેમાં મુખ્યત્વે આયર્ન અને ક્રોમિયમ ઓક્સાઇડનું આંતરિક સ્તર અને બાહ્ય હાઇડ્રોક્સાઇડ સ્તર હોય છે, અને આયનો સામાન્ય રીતે ફિલ્મના છિદ્રોમાં વધે છે.પેસિવેટિંગ ફિલ્મની રાસાયણિક રચના તેના સેમિકન્ડક્ટર ગુણધર્મો સાથે સંબંધિત છે, જેમ કે મોટ-શોટકી વળાંક દ્વારા પુરાવા મળે છે, જે દર્શાવે છે કે પેસિવેટિંગ ફિલ્મની રચના n+p-પ્રકારની છે અને તેમાં બાયપોલર લાક્ષણિકતાઓ છે.XPS પરિણામો દર્શાવે છે કે પેસિવેટિંગ ફિલ્મનું બાહ્ય સ્તર મુખ્યત્વે એન-ટાઈપ સેમિકન્ડક્ટર ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરતા ફે ઓક્સાઇડ અને હાઇડ્રોક્સાઇડ્સનું બનેલું છે, અને આંતરિક સ્તર મુખ્યત્વે પી-ટાઇપ સેમિકન્ડક્ટર ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરતા Cr ઓક્સાઇડ્સ અને હાઇડ્રોક્સાઇડ્સથી બનેલું છે.
2205 DSS તેની ઉચ્ચ Cr17.54 સામગ્રીને કારણે ઉચ્ચ પ્રતિકારકતા ધરાવે છે અને ડુપ્લેક્સ સ્ટ્રક્ચર્સ વચ્ચે માઇક્રોસ્કોપિક ગેલ્વેનિક કાટ 55ને કારણે વિવિધ ડિગ્રીઓનું પિટિંગ દર્શાવે છે.પીટિંગ કાટ એ DSS માં કાટના સૌથી સામાન્ય પ્રકારોમાંનું એક છે, અને તાપમાન એ એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે જે ખાડાના કાટની વર્તણૂકને અસર કરે છે અને DSS પ્રતિક્રિયા60,61 ની થર્મોડાયનેમિક અને ગતિ પ્રક્રિયાઓ પર અસર કરે છે.સામાન્ય રીતે, Cl– અને સંતૃપ્ત CO2 ની ઊંચી સાંદ્રતા સાથેના સિમ્યુલેટેડ સોલ્યુશનમાં, તાપમાન પણ સ્ટ્રેસ કાટ ક્રેકીંગ હેઠળ સ્ટ્રેસ કાટ ક્રેકીંગ દરમિયાન પિટિંગની રચના અને તિરાડોની શરૂઆતને અસર કરે છે, અને પિટિંગનું નિર્ણાયક તાપમાન મૂલ્યાંકન કરવા માટે નક્કી કરવામાં આવે છે. કાટ પ્રતિકાર.ડીએસએસ.સામગ્રી, જે તાપમાન માટે મેટલ મેટ્રિક્સની સંવેદનશીલતાને પ્રતિબિંબિત કરે છે, સામાન્ય રીતે એન્જિનિયરિંગ એપ્લિકેશન્સમાં સામગ્રીની પસંદગીમાં મહત્વપૂર્ણ સંદર્ભ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે.સિમ્યુલેટેડ સોલ્યુશનમાં 2205 DSS નું સરેરાશ ક્રિટિકલ પિટિંગ તાપમાન 66.9°C છે, જે 3.5% NaCl સાથે સુપર 13Cr સ્ટેનલેસ સ્ટીલ કરતા 25.6°C વધારે છે, પરંતુ મહત્તમ પિટિંગ ડેપ્થ 12.9 µm62 સુધી પહોંચી છે.વિદ્યુતરાસાયણિક પરિણામોએ વધુ પુષ્ટિ કરી છે કે તબક્કાના કોણના આડા વિસ્તારો અને આવર્તન વધતા તાપમાન સાથે સાંકડા થાય છે, અને જેમ જેમ તબક્કો કોણ 79° થી 58° સુધી ઘટે છે, તેમ |Z|નું મૂલ્ય1.26×104 થી 1.58×103 Ω cm2 સુધી ઘટે છે.ચાર્જ ટ્રાન્સફર રેઝિસ્ટન્સ Rct 2.958 1014 થી ઘટીને 2.541 103 Ω cm2, સોલ્યુશન રેઝિસ્ટન્સ Rs 2.953 થી ઘટીને 2.469 Ω cm2, ફિલ્મ રેઝિસ્ટન્સ Rf 5.430 10-4 cm2 થી ઘટીને 1031-103 cm.આક્રમક સોલ્યુશનની વાહકતા વધે છે, મેટલ મેટ્રિક્સ ફિલ્મ લેયરની સ્થિરતા ઘટે છે, તે સરળતાથી ઓગળી જાય છે અને તિરાડો પડે છે.સ્વ-કાટ વર્તમાન ઘનતા 1.482 થી વધીને 2.893×10-6 A cm-2, અને સ્વ-કાટ સંભવિત -0.532 થી ઘટીને -0.621V થઈ.તે જોઈ શકાય છે કે તાપમાનમાં ફેરફાર ફિલ્મ સ્તરની અખંડિતતા અને ઘનતાને અસર કરે છે.
તેનાથી વિપરિત, Cl- ની ઊંચી સાંદ્રતા અને CO2 નું સંતૃપ્ત દ્રાવણ ધીમે ધીમે Cl- ની શોષણ ક્ષમતામાં વધારો કરે છે, જે વધતા તાપમાન સાથે પેસિવેટિંગ ફિલ્મની સપાટી પર, પેસિવેશન ફિલ્મની સ્થિરતા અસ્થિર બને છે, અને તેના પર રક્ષણાત્મક અસર પડે છે. સબસ્ટ્રેટ નબળો બને છે અને ખાડા માટે સંવેદનશીલતા વધે છે.આ કિસ્સામાં, દ્રાવણમાં સડો કરતા આયનોની પ્રવૃત્તિ વધે છે, ઓક્સિજનનું પ્રમાણ ઘટે છે, અને કાટ પડેલી સામગ્રીની સપાટીની ફિલ્મ ઝડપથી પુનઃપ્રાપ્ત કરવી મુશ્કેલ છે, જે સપાટી પર કાટ આયનોના વધુ શોષણ માટે વધુ અનુકૂળ પરિસ્થિતિઓ બનાવે છે.સામગ્રી ઘટાડો63.રોબિન્સન એટ અલ.[૬૪] દર્શાવે છે કે દ્રાવણના તાપમાનમાં વધારા સાથે, ખાડાઓનો વિકાસ દર ઝડપી બને છે, અને દ્રાવણમાં આયનોના પ્રસારનો દર પણ વધે છે.જ્યારે તાપમાન 65 ડિગ્રી સેલ્સિયસ સુધી વધે છે, ત્યારે ક્લિઓન્સ ધરાવતા દ્રાવણમાં ઓક્સિજનનું વિસર્જન કેથોડિક પ્રતિક્રિયા પ્રક્રિયાને ધીમું કરે છે, પિટિંગનો દર ઓછો થાય છે.હાન20 એ CO2 વાતાવરણમાં 2205 ડુપ્લેક્સ સ્ટેનલેસ સ્ટીલના કાટના વર્તન પર તાપમાનની અસરની તપાસ કરી.પરિણામો દર્શાવે છે કે તાપમાનમાં વધારો થવાથી કાટ ઉત્પાદનોની માત્રા અને સામગ્રીની સપાટી પર સંકોચન પોલાણના ક્ષેત્રમાં વધારો થયો છે.તેવી જ રીતે, જ્યારે તાપમાન 150 °C સુધી વધે છે, ત્યારે સપાટી પરની ઓક્સાઇડ ફિલ્મ તૂટી જાય છે, અને ક્રેટર્સની ઘનતા સૌથી વધુ હોય છે.Lu4 એ CO2 ધરાવતા ભૂઉષ્મીય વાતાવરણમાં નિષ્ક્રિયકરણથી સક્રિયકરણ સુધી 2205 ડુપ્લેક્સ સ્ટેનલેસ સ્ટીલના કાટ વર્તન પર તાપમાનની અસરની તપાસ કરી.તેમના પરિણામો દર્શાવે છે કે 150 °C થી નીચેના પરીક્ષણ તાપમાન પર, રચાયેલી ફિલ્મ એક લાક્ષણિક આકારહીન માળખું ધરાવે છે, અને આંતરિક ઇન્ટરફેસમાં નિકલ-સમૃદ્ધ સ્તર હોય છે, અને 300 °C ના તાપમાને, પરિણામી કાટ ઉત્પાદન નેનોસ્કેલ માળખું ધરાવે છે. .-પોલીક્રિસ્ટલાઇન FeCr2O4, CrOOH અને NiFe2O4.
અંજીર પર.11 એ 2205 DSS ની કાટ અને ફિલ્મ નિર્માણ પ્રક્રિયાનો આકૃતિ છે.ઉપયોગ કરતા પહેલા, 2205 DSS વાતાવરણમાં પેસિવેટિંગ ફિલ્મ બનાવે છે.Cl- અને CO2 ની ઉચ્ચ સામગ્રી ધરાવતાં સોલ્યુશનનું અનુકરણ કરતા વાતાવરણમાં ડૂબી ગયા પછી, તેની સપાટી ઝડપથી વિવિધ આક્રમક આયનો (Cl-, CO32-, વગેરે)થી ઘેરાયેલી હોય છે.).J. બનાસ 65 એ નિષ્કર્ષ પર આવ્યા કે CO2 એકસાથે હાજર હોય તેવા વાતાવરણમાં, સામગ્રીની સપાટી પરની પેસિવેટિંગ ફિલ્મની સ્થિરતા સમય સાથે ઘટશે, અને રચાયેલ કાર્બોનિક એસિડ પેસિવેટિંગમાં આયનોની વાહકતા વધારવાનું વલણ ધરાવે છે. સ્તરફિલ્મ અને પેસિવેટિંગ ફિલ્મમાં આયનોના વિસર્જનનું પ્રવેગક.નિષ્ક્રિય ફિલ્મ.આમ, નમૂનાની સપાટી પરનું ફિલ્મ સ્તર વિસર્જન અને રિપેસિવેશનના ગતિશીલ સંતુલન તબક્કામાં છે, Cl- સપાટીના ફિલ્મ સ્તરની રચનાના દરને ઘટાડે છે, અને ફિલ્મની સપાટીની નજીકના વિસ્તાર પર નાના ખાડાઓ દેખાય છે, જેમ કે આકૃતિ 3 માં બતાવેલ છે. બતાવો.આકૃતિ 11a અને b માં બતાવ્યા પ્રમાણે, એક જ સમયે નાના અસ્થિર કાટ ખાડાઓ દેખાય છે.જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ, ફિલ્મી સ્તર પરના દ્રાવણમાં સડો કરતા આયનોની પ્રવૃત્તિ વધે છે, અને આકૃતિ 11c માં બતાવ્યા પ્રમાણે, ફિલ્મ સ્તર પારદર્શક દ્વારા સંપૂર્ણપણે ઘૂસી ન જાય ત્યાં સુધી નાના અસ્થિર ખાડાઓની ઊંડાઈ વધે છે.ઓગળતા માધ્યમના તાપમાનમાં વધુ વધારા સાથે, દ્રાવણમાં ઓગળેલા CO2 ની સામગ્રીને વેગ મળે છે, જે દ્રાવણના pH મૂલ્યમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે, SPP સપાટી પરના નાના અસ્થિર કાટ ખાડાઓની ઘનતામાં વધારો થાય છે. , પ્રારંભિક કાટ ખાડાઓની ઊંડાઈ વિસ્તરે છે અને ઊંડી થાય છે, અને નમૂનાની સપાટી પરની પેસિવેટિંગ ફિલ્મ જેમ જેમ જાડાઈ ઘટતી જાય છે તેમ, આકૃતિ 11d માં બતાવ્યા પ્રમાણે ફિલ્મને પેસિવેટિંગ ખાડા માટે વધુ જોખમી બને છે.અને ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પરિણામોએ વધુમાં પુષ્ટિ કરી કે તાપમાનમાં ફેરફાર ફિલ્મની અખંડિતતા અને ઘનતા પર ચોક્કસ અસર કરે છે.આમ, તે જોઈ શકાય છે કે Cl- ની ઊંચી સાંદ્રતા ધરાવતા CO2 સાથે સંતૃપ્ત દ્રાવણમાં કાટ એ Cl-67,68 ની ઓછી સાંદ્રતા ધરાવતા ઉકેલોમાં કાટ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે અલગ છે.
નવી ફિલ્મની રચના અને વિનાશ સાથે કાટ પ્રક્રિયા 2205 DSS.(a) પ્રક્રિયા 1, (b) પ્રક્રિયા 2, (c) પ્રક્રિયા 3, (d) પ્રક્રિયા 4.
100 g/l Cl– અને સંતૃપ્ત CO2 ધરાવતા સિમ્યુલેટેડ સોલ્યુશનમાં 2205 DSS નું સરેરાશ નિર્ણાયક પિટિંગ તાપમાન 66.9 ℃ છે, અને મહત્તમ પિટિંગ ઊંડાઈ 12.9 µm છે, જે 2205 DSS ના કાટ પ્રતિકારને ઘટાડે છે અને પિટિંગ સંવેદનશીલતામાં વધારો કરે છે.તાપમાનમાં વધારો.
પોસ્ટ સમય: ફેબ્રુઆરી-16-2023