Methodenartikel

Bildkorrosion an der Metal-Paint-Schnittstelle mit zeitweiliger Ionenmassenspektrometrie

DOI:

10.3791/59523

⸱

6. Mai 2019

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1Earth and Biological Sciences Directorate, Pacific Northwest National Laboratory, 2Energy and Environment Directorate, Pacific Northwest National Laboratory, 3Wiley Environmental Molecular Sciences Laboratory, Pacific Northwest National Laboratory

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Die Flugzeit wird angewendet, um die chemische Kartierung und Korrosionsmorphologie an der Metall-Lackierschnittstelle einer Aluminiumlegierung zu demonstrieren, nachdem sie einer Salzlösung ausgesetzt wurde, verglichen mit einem Exemplar, das der Luft ausgesetzt ist.

Zusammenfassung

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Die Korrosion, die an der Farb-und Aluminium-Lackierschnittstelle einer Aluminiumlegierung entwickelt wurde, wird mit der liebseiligen Sekundär-Ionenmassenspektrometrie (ToF-SIMS) analysiert, was zeigt, dass SIMS eine geeignete Technik ist, um die chemische Verteilung an einem Metall-Farbschnittstelle. Die bemalten Al-Legierung-Gutscheine werden in eine Salzlösung getaucht oder nur der Luft ausgesetzt. SIMS bietet chemische Kartierung und 2D-Molekuläre Bildgebung der Schnittstelle an, die eine direkte Visualisierung der Morphologie der Korrosionsprodukte ermöglicht, die an der Metall-Farbschnittstelle gebildet werden, und die Kartierung der Chemikalie nach der Korrosion. Das experimentelle Verfahren dieser Methode wird vorgestellt, um technische Details zur Verfügung zu stellen, um ähnliche Forschung zu ermöglichen und Fallstricke aufzuzeigen, die bei solchen Experimenten auftreten können.

Einleitung

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Al-Legierungen sind in Ingenieurbauwerken, wie in der Schiffstechnik oder im militärischen Automobil, weit verbreitet, was auf ihr hohes Verhältnis, ihre hervorragende Formbarkeit und die Korrosionsbeständigkeit zurückzuführen ist. Die lokalisierte Korrosion von Al-Legierungen ist jedoch nach wie vor ein häufiges Phänomen, das ihre langfristige Zuverlässigkeit, Langlebigkeitund Integrität unter verschiedenen Umweltbedingungen beeinflusst. Die Lackierung ist das häufigste Mittel, um Korrosion zu verhindern. Die Abbildung der an der Schnittstelle zwischen Metall-und Lackbeschichtung entwickelten Korrosion kann Einblicke in die Ermittlung der geei....

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Protokoll

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1. Korrosionsprobenvorbereitung

  1. Al-Sample-Fixierung in Harz und Polieren
    1. Mit Epoxidharz in 1,25 Zoll metallographischen Musterbechern zwei Al-Legierungstabletten (1 cm x 1 cm) montieren und über Nacht in der Rauchhaube oder bis das Harz vollständig geheilt ist, die Coupons in die Rauchhaube legen oder bis das Harz vollständig geheilt ist.
    2. Die Al-Harz-Zylinder-Tassen aus den Probenbechern herausnehmen. Polnisch die Al-Harz-Zylinder mit 240 Gitterpapier mit Wasser an einer 300 U/min Platen/150 U/min im Halter für 1 min.
    3. Polnisch die Al-Harz-Zylinder mit der Polierplatte mit 15 μm, 6 μm, 3 μm und 1 μm wasserbasi....

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Ergebnisse

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Abbildung 3 stellt den Vergleich von Massenspektren zwischen der mit Salzlösung behandelten Metall-Lackierschnittstelle und der Luftschnittstelle dar. Die Massenspektren der beiden Proben wurden mit einem 25 kV Bi3+ Ionenstrahl in 300 μm x 300 μm ROIs aufgenommen. Die Massenauflösung (m/m) der Salzlösungsbehandlung betrug etwa 5.600 auf dem Gipfel von m/z-26. Die Rohdaten der Massenspektren wurden nach dem Binnen von 10 Kanälen exportiert. Eine grafische Soft.......

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Diskussion

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ToF-SIMS unterscheidet die Ionen je nach Flugzeit zwischen zwei Sfilitillatoren. Die Topografie oder Probenrauheit beeinflusst die Flugzeit der Ionen aus unterschiedlichen Ausgangspositionen, was in der Regel zu einer schlechten Massenauflösung mit erhöhter Speckbreite führt. Daher ist es wichtig, dass die zu analysierenden ROIs sehr flach sind, um eine guteSignalsammlung 8 zu gewährleisten.

Eine weitere Fallgrube, die es zu vermeiden gilt, ist die Aufladung. Da die Al-.......

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Offenlegungen

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Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Danksagungen

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Diese Arbeit wurde durch das QuickStarter-Programm finanziert, das vom Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) unterstützt wird. PNNL wird von Battelle für die US-DOE betrieben. Diese Arbeit wurde mit dem IONTOF ToF-SIMS V durchgeführt, der sich in der Biological Sciences Facility (BSF) in PNNL befindet. JY und X-Y Yu würdigten auch die Unterstützung der Abteilung Atmospheric Sciences & Global Change (ASGC) und der Direktion Physical and Computational Sciences (PCSD) an der PNNL.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
0,05 &Mikro; m Polierlösung aus kolloidalem SiliziumdioxidLECO812-121-300Polierlösung
1 &Mikro; m PolierlösungPace TechnologiesPC-1001-GLBPolierlösung auf Wasserbasis
15 & micro; m PolierlösungPace TechnologiesPC-1015-GLBRPolierlösung auf Wasserbasis
3 & micro; m PolierlösungPace TechnologiesPC-1003-GLGPolierlösung auf Wasserbasis
6 & micro; m PolierlösungPace TechnologiesPC-1006-GLYPolierlösung auf Wasserbasis
BalanceMettler Toledo11106015Es wird zum Messen von Chemikalien verwendet.
Epothin 2 EpoxidhärterBuehler20-3442-064Wird zum Gießen von Probenhalterungen
verwendet Epothin 2 EpoxidharzBuehler20-3440-128Wird zum Gießen von Probenhalterungen verwendet
Schneller Proteinflüssigkeitschromatographie (FPLC) LeitfähigkeitssensorAmersham AKTA FPLCWird verwendet, um die Leitfähigkeit der Salzlösung zu messen.
Final B PadAllied90-150-235Verwendet für 1 & Micro; m und 0,05 µ M  Polierschritte
KCl Sigma-AldrichP9333Wird zur Herstellung der Salzlösung verwendet.
NiedergeschwindigkeitssägeBuehler Isomet11-1280-160Wird zum Schneiden der Al-Coupons verwendet, die im Epoxidharz fixiert sind.
MgCl2Sigma-Aldrich63042Wird zur Herstellung der Salzlösung verwendet.
MgSO4Sigma-AldrichM7506Es wird zur Herstellung der Salzlösung verwendet.
NaClSigma-AldrichS7653Es wird verwendet, um die Salzlösung herzustellen.
NaOHSigma-Aldrich306576Es wird zur Einstellung des pH-Werts der Salzlösung verwendet.
FarbeRost-Oleum 245217universelle, glänzend schwarz gehämmerte Allzweck-Sprühfarbe. Es wird zum Aufsprühen der Al-Coupons verwendet.
Pan-W PolierpadLECO809-505Verwendet für 15, 6 und 3 & Mikro; m Polierschritte
pH-MeterFisher Scientific13-636-AP72Es wird zur Messung des pH-Werts der Salzlösung verwendet.
Pipette Thermo Fisher Wissenschaftlich Bereich: 10 bis 1.000 & Mikro; L
Pipettenspitze 1Neptun 2112.96.BS 1.000 & Mikro; L
Pipettenspitze 2Rainin1700186520 µ L
Siliziumkarbid-PapierLECO810-251-PRMSchleifpapier, Körnung 240
Sputter-CoaterCressington108 Sputter-CoaterEs wird zum Beschichten der Probe verwendet.  
Tegramin-30 Halbautomatische PoliermaschineStruers6036127Grob-/Feinpolieren/Schleifen
ToF-SIMSIONTOF GmbH, Mü nster, DeutschlandToF-SIMS V, ausgestattet mit Bi-Flüssigmetall-Ionenkanone und FlutkanoneEs wird verwendet, um Massenspektren und Bilder einer Probe aufzunehmen.
Vibromet 2 GleitpoliererBuehler67-1635-160Letzter Polierschritt

Referenzen

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  1. Szklarska-Smialowska, Z. Pitting corrosion of aluminum. Corrosion Science. 41, 1743-1767 (1999).
  2. Liu, M., et al. A first quantitative XPS study of the surface films formed, by exposure to water on Mg and on the Mg-Al intermeta....

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Nachdrucke und Genehmigungen

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Schlagwörter

Time of Flight Secondary Ion Mass SpectrometryToF SIMSMetal Paint InterfaceCorrosion AnalysisChemical MappingSurface Ion ImagingAluminum AlloySalt Solution ExposureSecondary Ion Mass SpectrometrySurface Sensitivity

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