מאמר שיטה

קביעת ההרכב הכימי של ממשקי קורוזיה מונעים / מתכת עם XPS: חמצון טבילת הודעת מזעור

DOI:

10.3791/55163

⸱

15 במרץ 2017

 ,  ,  ,  ,  , 
1Corrosion and Protection Centre, School of Materials, The University of Manchester, 2Laboratorio de Caracterización de Materiales Sintéticos y Naturales, Instituto Mexicano del Petróleo, 3Departamento de Metalurgia y Materiales, Instituto Politécnico Nacional

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מוצג פרוטוקול למניעת חמצון של מצעים מתכתיים במהלך העברת דגימה מתמיסה חומצית מעוכבת לספקטרומטר פוטו-אלקטרונים של קרני רנטגן.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

גישה לרכישת נתונים ספקטרוסקופיה photoelectron רנטגן אמינים יותר מממשקי קורוזיה מעכבת / מתכת מתוארת. באופן ספציפי יותר, הדגש הוא על מצעים מתכתיים שקועים פתרונות חומציים המכילים מעכבי קורוזיה אורגניים, כמו מערכות אלה יכולים להיות רגישות במיוחד לחמצון לאחר הסרה מפתרון. כדי למזער את הסיכוי של השפלה כזו, דגימות יוסרו פתרון בתוך תא הכפפות מטוהר עם גז אינרטי, או N 2 או אר. תא ההכפפות מחובר ישירות לעומס נעילת מכשיר ספקטרוסקופיה photoelectron רנטגן ואקום אולטרה-גבוה, הימנעות מכל חשיפה לאווירת מעבדת הסביבה, ובכך להקטין את האפשרות של חמצון מצע טבילה פוסט. על בסיס זה, אחד יכול להיות בטוח יותר כי תכונות ספקטרוסקופיה photoelectron רנטגן שנצפו צפויות להיות נציג של בתרחיש השקוע באתרו, למשל מדינת החמצון של מ 'etal לא משתנה.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מעכבי קורוזיה (CIS) הם חומרים, כאשר הציגו לתוך סביבה אגרסיבית, להפחית את שיעור הקורוזיה של חומר מתכתי על ידי גרימת שינוי בממשק מוצק / נוזל 1, 2, 3, 4, 5. גישה זו לשליטת קורוזיה נעשתה שימוש נרחב בתעשייה, עם לאחר פותח CIS ביצועים גבוהים בהצלחה עבור מגוון רחב של יישומים. נותר, עם זאת, ניכר מחסור הבנה בסיסית של ביצועים CI, פוגע אופטימיזציה מבוססת ידע. לדוגמא, את האופי המדויק של ממשקים שהוקמו על ידי חבר עמים אורגניים בפתרונות מאכלים חומצי עדיין לא ברור.

בהינתן ההנחה אורגנית-cis לעכב קורוזית חומציים דרך היווצרות של שכבת 2-D adsorbed 2, טכניקה רגישה שטח הוא לא נדרשo לאפיין ממשקים אלה. כתוצאה מכך, ספקטרוסקופיה photoelectron רנטגן (XPS) 6 התפתח טכניקה של בחירה לחקור את רכב היסודות / כימי של ממשקים אלה באתרו לשעבר 7, 8, 9; מדידות XPS בדרך כלל מבוצעות, או קרוב, ואקום אולטרה גבוה (UHV). תובנות שונים כבר טענו, ובכלל זה תחמוצת או הידרוקסיד משטח קיימת כדי להקל אורגני-CI מחייב למצע המתכתי 10, 11, 12. תוקפיו של תיאור ממשק זה, עם זאת, מוטל בספק, כפי נתוני XPS נרכשו ממדגמים שנחשפו לאווירת המעבדה בין ההסרה מפתרון עכבות והכנסה לתוך ספקטרומטר UHV-XPS. הליך כזה עלול לגרום חמצון ממשק, לערער על מסקנותממשק הרכב כימי. גישה חלופית נדרשה, אשר מקטינה את פוטנציאל חמצון טבילה פוסט.

במאמר זה, אנו פרטנו מתודולוגיה נועדה לאפשר אחד לרכוש נתוני XPS מממשקי מתכת אורגניים-CI / שלא עברו חמצון הבא emersion מפתרון חומצי. תא כפפות, מטוהר עם גז אינרטי, אשר מחובר ישירות ואקום עומס נעילת מכשיר UHV-XPS מועסק. השירות של גישתנו מאומת באמצעות הצגת נתוני XPS משני ממשקים אורגני-CI / פחמן פלדה התגבשו בעקבות תוספת של CI מספיק כדי להפחית את שיעור קורוזית המצע משמעותי 1 מימיית חומצה הידרוכלורית M פתרון (HCl).

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. מצע / הכנת פתרון

  1. הכנת מצע פחמן פלדה
    1. חותכים של כ 2 - דיסק 3 מ"מ עובי ממוט פחמן פלדה גלילי (10 ± 2 מ"מ קוטר), באמצעות מכונת חיתוך דיוק. להעסיק קירור נוזל במהלך ההליך חיתוך כדי למזער נזק מכני.
    2. טוחנים הן פנים עגול, לבין קצה המדגם בצורת דיסק עם שורה של מסמכים SiC, כלומר 600 חצץ, 800 חצץ, 1,200 חצץ, 2,400 חצץ, ו -4,000 חצץ.
    3. פולני הוא פנים עגולים, לבין הקצה המדגם בצורת הדיסק עם או יהלומים להדביק או אבקת אלומינה (3 מיקרומטר ו / או 1 מיקרומטר) עד לגימור מראה מתקבלים.
    4. Sonicate המדגם בטמפרטורת החדר למשך כ 10 דקות בכל אחד מאלה: מים ללא יונים מים, אצטון, אתנול, ולבסוף deionized שוב.
    5. לייבש את כל המשטחים של הדגימה תחת זרימת האוויר.
    6. חנות המדגם בשניייבוש ייבוש או ואקום עד לרגע השימוש. באופן אידיאלי, לסיים הכנת המצע-פחמן הפלדה רק לפני טבילת פתרון.
  2. הכנת 1 עכבות פתרון M HCl
    1. להוסיף 10.2 M HCl כדי מים ללא יונים לייצר פתרון M HCl 1. זהירות: HCl מזיק ומאכל. לביצוע צעד זה במנדף, לבוש בציוד מגן אישי מתאים.
    2. ממיסים XG של הנבחרת אורגני-CI (למשל x = 0.300 גרם של 2-mercaptobenzimidazole) ב 1 פתרון M HCl לייצר פתרון 1 M HCl המכיל x מ"מ אורגני-CI (למשל x = 2 מ"מ 2-mercaptobenzimidazole).

2. טבילת מצע עכבות חומצת הפתרון

  1. יוצקים בנפח קטן (בדרך כלל 25 - 50 מ"ל) של 1 הפתרון M HCl + x מ"מ (למשל x = 2 מ"מ 2-mercaptobenzimidazole) אורגנית-CI לתוך כוס זכוכית קטנה.
  2. תרים מדגם פחמן פלדה בצורת הדיסק עם או קרמיקה או plפינצטה astic עמיד 1 M HCl. רק לגעת בקצה של המדגם עם פינצטה.
  3. הציגו את המדגם לתוך כוס זכוכית המכיל את 1 M HCl + x פתרון אורגני-CI מ"מ. אוריינט המדגם כך פרצופים גליליים נמצאים במישור האנכי. להפקיד המדגם במישרין על החלק התחתון של הכוס, או על גבי הקצה הפתוח של שפופרת זכוכית קצרה. ודא כי המדגם הוא שקוע לגמרי.

העברת מדגם 3.

  1. הכנה תא הכפפות
    1. מצא את הפתח מדגם-העברה עגול בבסיס תא ההכפפות על ההרכבה המקורבת עומס נעילת XPS. ודא כי החותם בין תא הכפפות מקורב עומס נעילה נוצר כראוי.
    2. חבר את תא הכפפות כדי גליל גז אינרטי (או N 2 או Ar).
    3. ציית ריבוע קטן של פחמן דו צדדי קלטת (מוליך) על בר מדגם XPS.
    4. כנס חומרה נדרשת להעברת מדגם לתוך מכשיר XPSדרך יציאה פתוחה על תא ההכפפות, כלומר בר מדגם עם הקלטת פחמן מחוברת, פלסטיק / פינצטה קרמיקה, כפפות ניטריל, רקמות במעבדה, סרט פרפין פלסטיק, בקבוק לשטוף ריק / יבש עם זרבובית, ואת כוס זכוכית המכיל ~ 200 גרם של Na 2 CO 3 אבקה.
    5. מקום כוס זכוכית המכיל מדגם פחמן פלדה 1 M HCl + x מ"מ (למשל x = 2 מ"מ 2-mercaptobenzimidazole) פתרון אורגני-CI בתוך תא הכפפות. ודא המדגם כי תמיד הוא שקוע לחלוטין במהלך שלב זה.
    6. חותם את כל יציאות / כניסת הנקודות על תא הכפפות ולהתחיל לטהר עם N 2 (או אר).
    7. ברציפות לטהר את תא הכפפות עד העברת מדגם הושלמה.
  2. מפתרון לתא ניתוח XPS
    1. לאפשר המדגם להישאר שקוע בתוך 1 M HCl + x פתרון האורגני-CI מ"מ לתקופת הטבילה הרצויה, למשל 4 שעות, כפי שהיא מתבצעת על נתוני XPS מובאים להלן.
    2. בדוק כי רלהלחות מופרזת בתוך תא הכפפות ממוזער, אשר מושגת בדרך כלל לאחר 60 - 90 דק 'של ייזום הקאה. ערך של לחות יחסית 8% נדרש לפני שתמשיך עם העברת מדגם; ערך לפני ההקאה הוא בדרך כלל 35 - 40%.
      הערה: בדרך כלל, אין חיישן ייעודי O 2 בתוך תא הכפפות, אבל מדידות בדיקה עם מכשיר כזה עולה כי הליך טיהור מוביל לירידה בריכוז O 2 בפקטור של ~ 1,000.
    3. הציגו את הידיים לתוך כפפות בתא הכפפות, ולאחר מכן לכסות בידיים עטויות כפפות עם כפפות ניטריל ממוקם בתוך תא הכפפות. שלב זה מצמצם את האפשרות של זיהום במהלך טיפול מדגם, וכן מגדיל את הקלות של מניפולציה מדגמת.
    4. הסר את מדגם פלדת פחמן מ 1 HCl M + x מ"מ (למשל x = 2 מ"מ 2-mercaptobenzimidazole) הפתרון האורגני-CI, באמצעות פינצטה קרמיקה / פלסטיק. רק לגעת בקצה של המדגם עם פינצטה.
    5. Immediatאיליי לאחר emersion, לתקוע יבש מדגם ידי הפניית זרם של גז אינרטי, המיוצר על ידי כיווץ שוב ושוב בקבוק לשטוף ריק / יבש הממוקם בתוך תא הכפפות, על גבי משטחים מדגמים.
      הערה: שטיפה עם ממסים בשלב זה אינה נעשית כדי לצמצם את הסיכון של פגיעה ממשק עכבות, הסרת מעכב למשל או חמצון ממשק.
    6. כיסוי מבחנה המכילה 1 M HCl + x מ"מ פתרון אורגני-CI עם הסרט פרפין פלסטיק.
    7. הצמד את המדגם לכיכר הקטנה של סרט פחמן דו צדדי (מוליך) מצורף בר מדגם XPS. אל תגעו להיות נחקר על ידי XPS.
    8. Vent תא XPS נעילה עומס N 2 / Ar. ודא כי שילוב משאבה טורבו / רוטרי הקשורים מכובה לפני ביצוע פעולה זו.
    9. פתח את המקורבות מנעול העומס.
    10. מעביר את הבר מדגם לתוך תא עומס מנעול להחליק אותו על שיניים מחזיקים מדגם.
    11. סגור את מקורבות עומס המנעול.
    12. החלףעל שילוב משאבה טורבו / סיבובי את המים במשאבות תא עומס מנעול.
    13. כאשר לחץ בתא עומס הנעילה מגיע לפחות ~ 5 x 10 -7 mbar, באופן ידני להעביר מדגם לתא ביניים באמצעות העברת יד.
    14. מתן עד שלחץ בתא ביניים מגיע ~ 1 x 10 -8 mbar, ולאחר מכן להפעיל את זרוע העברה שנייה להעביר מדגם ידני על מניפולטור מדגם בתא הניתוח.

4. רכישת XPS נתונים

  1. זווית אוריינט של מדגם, באמצעות לוח המקשים לנהוג מנועי מניפולטור מדגם, לזווית פליטת photoelectron רצויה, למשל 0 ° (פליטה לאורך המשטח הרגיל), כפי שהיא מתבצעת על נתוני XPS המובאים להלן.
  2. תוכנת רכישת נתוני XPS להרחיב על ידי לחיצה על הסמל שנמצא על שולחן העבודה. חלון שליטה ידנית Instrument להרחיב.
  3. קלט 10 מילי-אמפר ו -15 קילו וולט כמו ערכים עבור הפרמטרים HT פליטה לבין האנודה האנודה, בהתאמה. לאחר מכן, לחץ על "ON "כפתור של" סעיף רנטגן Gun "לשלטון את מקור אל Kα רנטגן monochromated. אחרי זה, לחץ על כפתור ה "ON" בסעיף "המנטרל" כדי להפעיל את מנטרל התשלום.
  4. מנתח אלקטרוני בחירה 'ספקטרום / היברידי' מצב מדידה ממקום 'המצב' ושחרר 'עדשות' הנפתחת בקטע 'Analyzer'.
  5. קלט רצוי טווחי אנרגיה הקינטית / מחייב, להעביר אנרגיה (ies), גודל צעד (ים), ומתגוררים זמן (ים) לתוך הסעיף 'רכישה / בקרת סריקה'. ערכי הפרמטרים קלט דוגמה: 1,200 - 0 eV מגוון האנרגיה מחייב, 80 אנרגיה eV מסירה, 0.5 גודל הצעד eV, ו -0.1 שניות להתעכב זמן לרכוש ספקטרום סקירה.
  6. אופטימיזציה של מיקום מדגם ידי התאמת מיקום של מניפולטור מדגם, באמצעות לוח המקשים לנהוג מנועי מניפולטור מדגמים, כדי למקסם את אות מרמת ליבה שנבחרה, 1s C למשל או Fe 2p.
  7. רוכשת ספקטרה XPS ידי ייזום איסוף נתונים ברכישת נתונים XPSתוֹכנָה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

איור 1 מציג סקירה כללית; 1s O, ונתונים XPS Fe 2p רכשה ממדגמים פחמן פלדה כי כבר שקוע עבור 4 שעות באחת משתי 1 שונה M HCl + x פתרונות אורגני-CI מ"מ, והועברו למדידת XPS כמפורט לעיל . נתונים מקבילים מ מדגם מלוטש גם מוצגים. The-פחמן פלדה דיבוק קומפוזיציה% משקל נומינלי של C (0.08-0.13), Mn (0.30-0.50), P (0.04), S (0.05), ואת פה (איזון). שני אורגני-cis הנלמדים הם: 2-mercaptobenzimidazole (MBI) ו- (Z) -2-2 (2- (octadec-9-אן-1-י.ל) -4,5-dihydro-1 H -imidazole-1- י.ל.) ethanamine (אומיד). בריכוזים המועסקים (MBI: 2 מ"מ; אומיד: 1 מ"מ) מדידות קצב קורוזיה 13, 14 עולה כי כל המינים משמעותיים לעכב את הקורוזיה של פלדת פחמן, יעילות עיכוב כלומר (% η) 2> 90%. הכי מתאים ל O 1s ו Fe 2p פרופילים ספקטרליגם מוצגים. פסגות Photoelectron עוצבו פונקציות צורת קו גאוס-הלורנצי (GL) (30% הלורנצי), למעט רמת Fe 2p של ברזל מתכתי, שבו צורת קו אסימטרי הלורנצי עם זנב דעיכת (LF) היה בשימוש. קטיוני Fe x + הברית עוצבו מעטפות multiplet המורכב 3 ו -4 פונקציות GL עבור Fe 2+ ו Fe 3+, בהתאמה 15. פונקציה שירלי מסוג 16 שימש לתיאור הרקע של האלקטרונים מפוזרים inelastically.

התמקדות נתוני XPS הסקירה (איור 1 (א)), הספקטרום רכש מן המדגם המלוטש מפגין שלוש פסגות בולטות, כלומר Fe 2p, 1s O, ו 1s C. תכונות אלה ניתן להקצות כדלקמן: Fe 2p נובע פלדת פחמן, 1s O נובע משני סרט משטח oxidic ו adsorbates, ואת אות C 1s נובעת פחמימות adventitiousעַל. והשקיעה כל 1 תוצאות פתרונות M HCl + x מ"מ אורגני-CI לשינויים משמעותיים בספקטרום סקירה המתאים. תכונה שהוקצתה ליבת 1s N מופיעה ברמה, אשר עולה בקנה אחד עם ספיחת השטח של המעכבים; MBI ו אומיד שניהם מכילים נ יתר על כן, אות רמת ליבת O1s היא פחתה באופן משמעותי.

באשר O נתוני 1s מן המצע המלוטש (איור 1 (ב)), הפרופיל יכול להיות מצויד עם ארבעה מרכיבים. שני המרכיבים באנרגיות מחייב תחתונים (BE), ~ 530.0 eV ו ~ 531.3 eV, ניתן להקצות תחמוצת ברזל (O 2) ו הידרוקסיד (OH -) שלבים, בהתאמה. שני מרכיבי האנרגיה המחייבים הגבוהים, שכותרתו O 1 (BE ~ 532.2 eV) ו- O 2 (BE ~ 533.3 eV), קשורים ככל הנראה עם OH adsorbed (O 1) ומיני פחמן adventitious (O 1 ו- O 2) 17. טבילה באחת tהוא 1 M HCl + x פתרונות האורגני-CI מ"מ מוביל המרווה המלאה של O 2 ו- OH - רכיבים. על בסיס זה, ניתן להסיק כי מעכבי קורוזיה הם adsorbed על תחמוצת / משטחים חינם הידרוקסיד. ספקטרה 2p Fe באיור 1 (ג) עולה בקנה אחד עם תוצאה זו, כפי שרק מתכתי Fe (Fe 0) שיא הוא לכאורה על מצעי עכבות. Fe 2+ ותכונות 3+ Fe נוכחות על המדגם המלוטש, בשל משטח תחמוצת / הידרוקסיד.

1s O ו- Fe 2p ספקטרה XPS ליבה הרם משתי דגימות פחמן פלדה שקועות 1 M HCl + 2 המ"מ MBI מושווים באיור 2. דגימה אחת הועברה באמצעות תא הכפפות -purged מלא N 2, בעוד אחרים הוסר מפתרון לתוך תא הכפפות חלקית N 2 -purged, כלומר O 2 ריכוז היה גבוה משמעותית משווי היעד. למדגם האחרון, אניt ניכר כי חמצון טבילה פוסט התרחש, כלומר Fe 2 + / 3 + ו- O 2 / OH - תכונות נוכחות.

דיאגרמות ספקטרום XPS המציגות ניתוח אנרגיית קשירה של Fe 2p, O 1s ו-N 1s עם התאמה ספקטרלית.
איור 1. ספקטרום XPS ממדגמים פחמן פלדה מלוטש עכבות. (א) סקירה כללית, (ב) 1s O, ו- (ג) ספקטרה Fe 2p XPS. מנתונים שהוצגו בלוח אחד נרכשו ממדגמים-פחמן פלדה כי שרויים במשך 4 שעות באחת משתי 1 שונה M HCl + x מ"מ אורגני-CI פתרונות, כלומר 2 מ"מ MBI, ו 1 מ"מ אומיד. ספקטרה כל נרכשו בזווית פליטת photoelectron (θ E) של 0 ° (פליטה לאורך המשטח הרגיל). עבור (ב) ו- (ג) המתאימים ביותר (הסמנים תכלת) אל נתוני ניסוי (קווים שחורים מוצקים) מוצגים גם, מושגת באמצעות שילוב של GL (שבורה קווים אדומים), LF (r השבור קווי ed), ושירלי-סוג (קווים אפורים שבור) פונקציות. תוויות שיא מוסברות בטקסט הראשי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

ספקטרום XPS של שיאי O 1s ו-Fe 2p; השפעות טיהור חנקן; ניתוח מצב חמצון; גרף.
השפעת איור 2. חמצון טבילה פוסט על ספקטרה XPS. (א) O 1s ו (ב) ספקטרה Fe 2p XPS. נתונים נרכשו ממדגם פלדת הפחם שהיה שקוע 1 M HCl + 2 פתרונות המ"מ MBI (% η = 99%) למשך 4 שעות. ספקטרה נרכשו θ E = 0 °. בכל פאנל, הספקטרום (העליון) נמוך הוא ממדגם הועבר דרך תא הכפפות מלא (חלקית) N 2 -purged. תוויות שיא מוסברות בטקסט הראשי. (גרסה שונה של איור. 5 נ"צ. 9.)oad / 55,163 / 55163fig2large.jpg "target =" _ blank "> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

XPS ספקטרה מוצג איורים 1 ו -2 מראים בבירור כי אווירה אינרטי המועסקים במהלך העברת מדגם חיונית כדי למנוע חמצון טבילה פוסט של פחמן פלדה אלה / ממשקים אורגניים-CI. על בסיס זה, תוצאות ממחקרי XPS הדומה אחרים (למשל 18, 19), שכלל חשיפת מצע העכבות לאווירת מעבדת הסביבה, צריכות להיות ביקורתית הערכה מחדש, כמו כימית הממשק עשויה שונתה באמצעות חמצון. יצוין כי אין כל סיבה להניח שכל האורגני-cis לספוג על תחמוצת / משטחים חינם הידרוקסיד בתמיסה חומצית. במקרים מסוימים, שלבים כזה אכן עשויים להקל על המשטח האורגני-CI מחייב. הבחנה בתרחיש זה מפני התחמצנות טבילה פוסט אינו פשוט כל כך. אחד הפתרונות האפשריים הוא לרכוש נתונים XPS מתוך ממשק עכבות הפניה ( למשל 1 M HCl + 2 המ"מ MBI) בד בבד עם המדגם של עניין לבדוק כי חמצון טבילת הפוסט אינו מהווה בעיה.

כדי להבטיח תוצאה מוצלחת לנוהל העברת מדגם, זה חיוני כי את תא הכפפות היא מטוהר באופן מלא עם גז אינרטי (N 2 / Ar) כלומר ריכוז O 2 בתא הכפפות ממוזער. יש להקפיד כדי לוודא שכל חותמות על יציאות תא הכפפות / נקודות כניסה נוצרות בצורה נכונה, כולל את החותם בין תא הכפפות מקורבות עומס נעילת XPS. באופן אידיאלי, חיישן באתרו צריך לשמש ישירות לפקח על ריכוז O 2, אם כי זה לא הכרחי, כפי שהוכח על ידי העבודה שלנו. כפי שצוין בשלב 3.3.2, אנו משתמשים בו בדרך כלל חיישן לחות יחסי כמדריך מתי לבצע טרנספר מדגם.

נושא אחד פוטנציאל נוסף עם סביבת תא הכפפות בנוכחות מרכיבי פתרון תנודתי, אשר יכול לזהםהמשטח המדגם לאחר הסרה מפתרון ולפני הכניסה לתוך נעילת העומס. לדוגמה, הנוכחות של 1 פתרון M HCl בתא הכפפות מוביל האבולוציה של אדי HCl, אשר יכול להגיב עם דגימות פחמן פלדה שמוביל אות adventitious Cl בנתוני XPS. כדי למזער את הסיכוי של זיהום כזה להיות משמעותי, כמויות קטנות של פתרון HCl צריכות להיות מועסק מדגם העברה אמורה להסתיים מהר ככל האפשר. על בסיס זה, כמצוין בפרוטוקול, בדרך כלל רק כוס אחת / מדגם מוכנס לתוך תא הכפפות להעברת דגימת בכל זמן נתון. בנוסף, אחד צריך לצמצם את שטח הפנים של פתרון HCl, כמו גם לכסות את הכוס הבאה emersion המדגם. Na 2 CO 3 אבקת (שלב 3.1.4) מוכנס לתוך תא הכפפות בניסיון לשלוט על כמות אדי HCl. בנוסף, ניתן להשתמש בו כדי לנקות את כל spillages תמיסה חומצית.

מלבד שליטה קפדנית של b כפפהסביבת שור, טיפול מדגם הוא גם קריטי על שלמות ספקטרה XPS רכשה. אסור לרכוש נתוני XPS מכל משטח אשר בא במגע עם כל אובייקט מוצק, פינצטה למשל או כפפה. יתר על כן, עם הסרת מדגם מפתרון, זה צריך להיות מיד מפוצץ יבש עם גז אינרטי (שלב 3.2.5). הליך זה מתבצע על מנת למנוע אידוי בתצהיר פיזי הבא של רכיבי פתרון על פני השטח המדגם, דבר שעלול להוביל לפרשנות שגויה של נתונים. כאמצעי זהירות נוספת, אפשר גם לשקול להחליף את כפפות ניטריל (שלב 3.2.3) עם זוג טרי להעברת בשורת המדגם לתא עומס נעילה, קרי בטרם צעד 3.1.10.

לבסוף, בהתחשב ביעילות הגישה שתוארה כאן, אנו מצפים שזה יהיה להחיל בנושאים אחרים קורוזיה (כלומר בנוסף עיכוב קורוזיה), שבו רכישת נתוני XPS מממשקי אוויר רגיש תוסיף understanding. יתר על כן, גישה כזו צריכה להיחשב בתחומים אחרים שבם מדידות XPS מתבצעות מממשקי אוויר רגיש נוצרו בסביבת נוזל. ברור, הליך זה אינו מוגבל XPS, אבל גם יכול להיות מיושם על כל מדידה UHV אחרת מבוססת ממשטח כי כבר שקוע בעבר בתוך נוזל, מיקרוסקופיה בדיקת סריקה למשל.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

העבודה נתמכה על ידי AkzoNobel באמצעות הסכם שיתוף פעולה עם אוניברסיטת מנצ'סטר. PMG הוא מודה CONACYT המגזרית Fondo - SENER Hidrocarburos ואת Peteróleo Instituto Mexicano de לתמיכה כספית. TB הודות Mellitah Oil & Gas Companyfor מימון מלגת הלימודים שלה. KK מודה תמיכה כספית מן EPSRC (EP / L01680X / 1) דרך חומרי דרישת מרכז סביבות להכשרת דוקטורט. "PAL תודה CONACYT לתמיכת שהותה כלכלי במנצ'סטר. לבסוף, כל המחברים מודים בן ספנסר לתמיכה הטכנית שלו ועצה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
פלדה עדינה C1010RCSL, BAC בקרת קורוזיה בע"מn/a
ברזל פוליקריסטלין 99.99+%גודפלו קיימברידג' בע"מ
ניירות שחיקה סיליקון קרבידספקטרוגרפיה מוגבלתT13316, T13317, T13318, T13156, T13153
ליטוש בדספקטרוגרפי מוגבל
מונו גבישי יהלום תרכובתספקטרוגרפית מוגבלתG22003
OmegaPol TWIN 250 מ"מ מטלורגי פולישספקטרוגרפי מוגבלn/a
BRILLANT 220 - מכונת חיתוך שוחקת רטובהכספומט GmbH Advanced Materialographyn/a
אמבט אולטרסאונדNICKEL-ELECTRO LTD.SW3H
אקדח חום, D100/200 MfgMar Equipment Ltdn/a
מייבש ואקוםDURAN24 782 57
צורה נמוכה 25 מ"לפישר סיינטיפיקFB33170
N2 בלוני גזפרשפורד בע"מ.MS-10B-N2
תיבת כפפות לטיהור חנקןTerra Universal, Incn/a
מערכת טיהור כפולהTerra Universal, Inc1606-61
מערכת NitroWatch עם חיישןTerra Universal, Inc9500-00A, 9500-02A
SEFRAM LOG 1620 Data Logger, 50000SEFRAM2475144 מבית Farnell Element14
מדחום היגרו ספרתי גדולFLIR Commercial Systems, Inc. חטיבת מכשירי אקסטק445703
Kratos Axis UltraKratos Analytical Ltdn/a
FE007948 רגולטור עבור

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Sastri, V. S. Corrosion Inhibitors: Principles and Applications. , Wiley. Chichester. (1998).
  2. Lindsay, R., Lyon, S. B., et al. Introduction to Control of Corrosion by Environmental Control. In: Shreir's Corrosion, Vol. 4, Management and Control of Corrosion. Cottis, R. A. , Elsevier. Amsterdam. 2891-2899 (2010).
  3. Oguzie, E. E., Li, Y., Wang, S. G., Wang, F. Understanding corrosion inhibition mechanisms - Experimental and theoretical approach. RSC Advances. 1 (5), 866-873 (2011).
  4. Kokalj, A., Peljhan, S., Finšgar, M., Milošev, I. What determines the inhibition effectiveness of ATA, BTAH, and BTAOH corrosion inhibitors on copper? Journal of the American Chemical Society. 132 (46), 16657-16668 (2010).
  5. Kokalj, A. Formation and structure of inhibitive molecular film of imidazole on iron surface. Corrosion Science. 68, 195-203 (2013).
  6. Briggs, D., Seah, M. P. Practical surface analysis: by auger and x-ray photo-electron spectroscopy. 1, second ed, Wiley. Chichester. (1996).
  7. Finšgar, M., Jackson, J. Application of corrosion inhibitors for steels in acidic media for the oil and gas industry: A review. Corrosion Science. 86, 17-41 (2014).
  8. Finšgar, M. 2-Mercaptobenzimidazole as a copper corrosion inhibitor: Part II. Surface analysis using X-ray photoelectron spectroscopy. Corrosion Science. 72, 90-98 (2013).
  9. Morales-Gil, P., Walczak, M. S., Cottis, R. A., Romero, J. M., Lindsay, R. Corrosion inhibitor binding in an acidic medium: Interaction of 2-mercaptobenizmidazole with carbon-steel in hydrochloric acid. Corrosion Science. 85, 109-114 (2014).
  10. Olivares-Xometl, O., Likhanova, N. V., Martínez-Palou, R., Domínguez-Aguilar, M. A. Electrochemistry and XPS study of an imidazoline as corrosion inhibitor of mild steel in an acidic environment. Materials and Corrosion. 60 (1), 14-21 (2009).
  11. Flores, E. A., et al. Sodium phthalamates as corrosion inhibitors for carbon steel in aqueous hydrochloric acid solution. Corrosion Science. 53 (12), 3899-3913 (2011).
  12. Zarrok, H., et al. Corrosion control of carbon steel in phosphoric acid by purpald - Weight loss, electrochemical and XPS studies. Corrosion Science. 64, 243-252 (2012).
  13. Morales-Gil, P., et al. Corrosion inhibition of carbon-steel with 2-mercaptobenzimidazole in hydrochloric acid. Corrosion Science. 101, 47-55 (2015).
  14. Popova, A., Christov, M., Raicheva, S., Sokolova, E. Adsorption and inhibitive properties of benzimidazole derivatives in acid mild steel corrosion. Corrosion Science. 46 (6), 1333-1350 (2004).
  15. Gupta, R. P., Sen, S. K. Calculation of multiplet structure of core p -vacancy levels II. Physical Review B. 12 (1), 15-19 (1975).
  16. Shirley, D. A. High-resolution x-ray photoemission spectrum of the valence bands of gold. Physical Review B. 5 (12), 4709-4714 (1972).
  17. Al-Refaie, A. A., Walton, J., Cottis, R. A., Lindsay, R. Photoelectron spectroscopy study of the inhibition of mild steel corrosion by molybdate and nitrite anions. Corrosion Science. 52 (2), 422-428 (2010).
  18. Liu, X., et al. The study of self-assembled films of triazole on iron electrodes using electrochemical methods, XPS, SEM and molecular simulation. Electrochemistry Communications. 9 (4), 813-819 (2007).
  19. Zhang, H., et al. Corrosion inhibition of mild steel in hydrochloric acid solution by quaternary ammonium salt derivatives of corn stalk polysaccharide (QAPS). Desalination. 372, 57-66 (2015).

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

XPS

מאמרים קשורים