Détermination des taux Tribocorrosion et synergie d’usure-Corrosion des alliages d’aluminium en vrac et mince Film

Nous présentons ici un protocole visant à mesurer la synergie tribocorrosion de taux et d’usure-corrosion des couches minces et en vrac alliages d’Al dans l’eau de mer simulée à température ambiante.

Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la tribocorrosion sur la façon de quantifier le taux de tribocorrosion ou sur la façon de mesurer la synergie de la corrosion par l’usure des méthodes et des revêtements. Le principal avantage de cette technique est qu’elle peut être utilisée pour les études de tribocorrosion de films minces métalliques de quelques micromètres d’épaisseur et de revêtements. Jia Chen, un étudiant diplômé du laboratoire de recherche Tsai, fera la démonstration de la procédure.

Commencez par utiliser une machine à commande numérique par ordinateur pour couper les alliages d’aluminium 3003 tels que reçus en plusieurs coupons de 1,5 par 2 centimètres carrés. À l’aide d’un papier de verre de grain 180, broyez mécaniquement un côté de chaque échantillon pendant 30 secondes dans une direction arbitraire. Faites pivoter l’échantillon de 90 degrés et broyez l’alliage avec du papier de verre de grain 240 jusqu’à ce que les lignes de rayure de l’étape précédente soient complètement éliminées, comme le confirme la microscopie optique.

Ensuite, utilisez une brosse douce et de l’eau courante pour nettoyer la surface de l’échantillon et tournez et grattez l’échantillon comme nous venons de le démontrer à l’aide de papiers de verre de 400, 600 et 1200 grains. Après le dernier broyage, versez une once d’une suspension d’alumine d’un micromètre sur un tampon en chiffon en microfibre propre et polissez l’échantillon dans une direction jusqu’à ce que les lignes de rayure aient été éliminées. Polissez ensuite la surface avec des suspensions de polissage de 0,3 et 0,05 micromètre jusqu’à l’obtention d’une finition miroir.

Placez l’échantillon poli dans un bécher avec 40 millilitres d’eau déminéralisée et transférez le bécher dans un nettoyeur à ultrasons pendant une à deux minutes pour éliminer toutes les particules de surface. Utilisez ensuite du gaz comprimé pour sécher complètement la surface. Pour préparer l’électrode de travail, coupez un morceau de cinq centimètres de long dans un fil électrique d’un à deux millimètres de diamètre et dénudez environ un centimètre du couvercle de protection en plastique aux deux extrémités pour exposer le fil de cuivre intérieur à l’air.

Utilisez un adhésif conducteur approprié pour relier électriquement une extrémité du fil au côté non poli de l’échantillon en vrac et utilisez une laque d’arrêt électrochimique pour peindre une fenêtre d’un centimètre carré sur le côté poli et pour couvrir tout le côté non poli de l’échantillon, y compris le fil de cuivre exposé. Ensuite, séchez complètement l’échantillon peint dans une hotte bien ventilée pendant au moins 24 heures avant les expériences. Pour effectuer un test de tribocorrosion, prélevez l’échantillon d’aluminium préparé, une électrode standard en chlorure d’argent-argent et un treillis en titane activé pour l’utiliser respectivement comme électrode de travail, de référence et de contre-électrode.

Placez l’électrode de travail au centre au bas de la cellule de corrosion et fixez l’électrode au bas de la cellule avec de la Super Glue, en plaçant l’extrémité du fil de cuivre exposée au-dessus de la hauteur de surface attendue de l’électrolyte. Placez l’électrode de référence à environ un centimètre au-dessus de l’électrode de travail et pliez sans serrer la contre-électrode pour l’enrouler autour de l’électrode de travail. Connectez les électrodes à l’aide d’un potentiostat, en veillant à ce que les électrodes ne se touchent pas, et ouvrez le progiciel électrochimique qui s’interface avec le potentiostat contrôlé par USB pour allumer le potentiostat.

Pour mesurer le taux d’usure de la protection cathodique, placez la sonde du pénétrateur à un millimètre de la surface de l’échantillon. Après avoir confirmé l’emplacement du pénétrateur près du centre de l’échantillon et l’absence de contact électrique entre les électrodes, la sonde et la surface de l’échantillon, avancez le pénétrateur de 200 millimètres et versez une solution aqueuse de chlorure de sodium de 3,5 poids dans la cellule de corrosion jusqu’à ce que les électrodes, la sonde et les surfaces de l’échantillon soient immergées. Déplacez ensuite la sonde du pénétrateur aussi près que possible de la surface de l’échantillon et sélectionnez Expérience pour afficher la corrosion CC.

Sélectionnez ensuite le mode potentiostatique et appliquez un potentiel cathodique de 350 millivolts en dessous du potentiel du circuit ouvert. Pour configurer le test d’usure dans le logiciel Universal Mechanical Tester, appliquez une fréquence de rayure d’un hertz, une longueur de rayure de cinq millimètres et une charge normale de 0,5 newton. Cliquez ensuite sur Exécuter pour commencer la tribocorrosion.

Pour mesurer le taux de tribocorrosion de l’essai de tribocorrosion au potentiel du circuit ouvert, répétez l’essai comme démontré, mais avec le potentiel appliqué réglé sur le potentiel du circuit ouvert. En suivant le protocole d’essai tel que démontré, le taux de tribocorrosion et la perte de matière obtenus pour l’échantillon de film mince d’aluminium après tribocorrosion peuvent être mesurés aux potentiels cathodique, en circuit ouvert et anodique. Ici, un résumé du taux de tribocorrosion, du taux d’usure, du taux de corrosion et de la synergie de corrosion par l’usure des composants de l’échantillon de film mince d’aluminium utilisés pour calculer la perte totale de matériau est présenté.

Lors de la tentative de cette procédure, il est important de ne pas oublier d’obtenir une finition miroir de l’échantillon avant le test et d’assurer une bonne connexion électrique entre l’échantillon et le fil de connexion. La démonstration visuelle de cette méthode est essentielle, car l’exécution précise de plusieurs étapes de la procédure est essentielle pour obtenir des résultats d’essai de tribocorrosion fiables et reproductibles et est difficile à maîtriser par le texte seul. N’oubliez pas d’utiliser toutes les pratiques de sécurité appropriées lors de la réalisation des expériences, y compris l’utilisation de contrôles techniques et d’équipement de protection individuelle.