مطالعه رشد و انهدام لایه رویین فولاد زنگ نزن aisi 316l در مناطق رویین و رویین گذرا با روش طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی
چکیده
در این تحقیق خواص لایه رویین و لایه رویین گذرا تشکیل شده بر روی فولاد زنگ نزن l316 aisi در محلول m05/0 اسید سولفوریک در پتانسیل های مختلف بررسی شد. برای تشکیل لایه رویین در بازه پتانسیلی 0/2- تا vsce 8/0، فاصله ها v 0/1 و برای تشکیل لایه رویین گذرا در بازه پتانسیلی 0/85 تا vsce 1/1، فاصله ها v 0/05 انتخاب و نمونه ها در پتانسیل های تشکیل مربوطه به مدت 60 دقیقه نگه داری شدند. در منطقه رویین در محدوده ی پتانسیل 2/0- تا vsce5/0، رشد لایه رویین باعث کاهش چگالی جریان و افزایش مقاومت پلاریزاسیون شد. در حالی که در پتانسیل بالاتر، اکسیداسیون کاتیون کروم سه ظرفیتی به کاتیون کروم شش ظرفیتی و افزایش نرخ انحلال cr2o3 به عنوان لایه محافظ علت کاهش مقاومت پلاریزاسیون و افزایش چگالی جریان بود. لایه رویین تشکیل شده تا پتانسیل vsce 0/6 به علت غلظت بیش تر دهنده های الکترونی نسبت به گیرنده های الکترونی رفتار نیمه هادی نوع n-را نشان داد. در پتانسیل های بالاتر به علت افزایش انحلال کاتیون های آهن و کروم که منتج به افزایش غلظت جاهای خالی کاتیونی می شود و هم چنین کاهش غلظت بین نشین های کاتیونی، رفتار نیمه هادی لایه رویین به نوع p- تبدیل شد. با افزایش پتانسیل تشکیل لایه رویین تا vsce 0/6، مقادیر چگالی دهنده های الکترونی به طور توانی کاهش و ضخامت لایه رویین به طور خطی افزایش یافت که مطابق با پیش بینی های مدل عیوب نقطه ای است. این امر منجر به افزایش مقاومت و کاهش ادمیتانس لایه رویین شد. هم چنین مقدار ضریب نفوذ دهنده های الکترونی در لایه رویینcm2/s 17 ^10 × 2/516 به دست آمد. بر اساس منحنی های نایکویست در محدوده ی پتانسیلی 0/85 تا vsce 0/95، در فرکانس های بالا یک حلقه خازنی و در فرکانس های کم یک حلقه القایی مشاهده شد. حلقه خازنی در فرکانس های بالا نشان دهنده انتقال عیوب نقطه ای توسط میدان با قدرت بالا در لایه رویین گذرا و حلقه القا به واسطه رفتار آرامش بار منفی سطحی تشکیل شده توسط تجمع جاهای خالی کاتیونی در فصل مشترک لایه رویین گذرا / محلول بود. این در حالی است که در محدوده پتانسیلی 0/1 تا vsce 1/1، علاوه بر دو جلقه فوق یک رفتار خازنی در فرکانس های کم نیز مشاهده شد که ناشی از آزاد شدن اکسیژن بر روی سطح بود. در ناحیه رویین گذرا، افزایش پتانسیل تشکیل لایه منتج به کاهش هم زمان مقاومت بار منفی سطحی، مقاومت در برابر مهاجرت عیوب و القای مربوط به جذب گونه های الکتروشیمیایی شد که مطابق با پیش بینی های مدل عیوب نقطه ای است.