Determinare il tasso di tribocorrosione e sinergia di usura-corrosione delle leghe di alluminio alla rinfusa e Thin Film

Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo della tribocorrosione su come quantificare il tasso di tribocorrosione o su come misurare la sinergia di metodi e rivestimenti per la corrosione da usura. Il vantaggio principale di questa tecnica è che può essere utilizzata per gli studi di tribocorrosione di film sottili metallici e rivestimenti di pochi micrometri di spessore. A dimostrare la procedura sarà Jia Chen, uno studente laureato del Laboratorio di ricerca Tsai.

Inizia utilizzando una macchina a controllo numerico computerizzato per tagliare le leghe di alluminio 3003 così come ricevute in diversi coupon da 1,5 per 2 centimetri quadrati. Utilizzando carta vetrata a grana 180, macinare meccanicamente un lato di ciascun campione per 30 secondi lungo una direzione arbitraria. Ruotare il campione di 90 gradi e macinare la lega con carta vetrata a grana 240 fino a rimuovere completamente le linee di graffio del passaggio precedente, come confermato dalla microscopia ottica.

Quindi utilizzare una spazzola morbida e acqua corrente per pulire la superficie del campione e ruotare e graffiare il campione come appena dimostrato utilizzando carte vetrate a grana 400, 600 e 1200. Dopo l'ultima macinazione, versare un'oncia di una sospensione di allumina da un micrometro su un tampone di panno in microfibra pulito e lucidare il campione in una direzione fino a rimuovere le linee di graffio. Quindi lucidare la superficie con sospensioni lucidanti da 0,3 e 0,05 micrometri fino a ottenere una finitura a specchio.

Posizionare il campione lucidato in un becher con 40 millilitri di acqua deionizzata e trasferire il becher in un pulitore a ultrasuoni per uno o due minuti per rimuovere eventuali particelle superficiali. Quindi utilizzare gas compresso per asciugare completamente la superficie. Per preparare l'elettrodo di lavoro, tagliare un pezzo lungo cinque centimetri da un filo elettrico di uno a due millimetri di diametro e rimuovere circa un centimetro del coperchio protettivo in plastica su entrambe le estremità per esporre il filo di rame interno all'aria.

Utilizzare un adesivo conduttivo appropriato per collegare elettricamente un'estremità del filo al lato non lucidato del campione sfuso e utilizzare una lacca elettrochimica di arresto per dipingere una finestra di un centimetro quadrato sul lato lucido e per coprire l'intero lato non lucidato del campione, compreso il filo di rame esposto. Quindi asciugare completamente il campione verniciato in una cappa ben ventilata per almeno 24 ore prima degli esperimenti. Per eseguire un test di tribocorrosione, raccogliere il campione di alluminio preparato, un elettrodo standard di cloruro d'argento-argento e una rete di titanio attivata da utilizzare rispettivamente come elettrodi di lavoro, di riferimento e controelettrodi.

Posizionare l'elettrodo di lavoro centralmente nella parte inferiore della cella di corrosione e fissare l'elettrodo al fondo della cella con Super Glue, posizionando la punta del filo di rame esposta sopra l'altezza prevista della superficie dell'elettrolita. Posizionare l'elettrodo di riferimento a circa un centimetro sopra l'elettrodo di lavoro e piegare liberamente il controelettrodo per avvolgerlo attorno all'elettrodo di lavoro. Collegare gli elettrodi con un potenziostato, facendo attenzione che gli elettrodi non si tocchino, e aprire il pacchetto software elettrochimico che si interfaccia con il potenziostato controllato tramite USB per accendere il potenziostato.

Per misurare il tasso di usura della protezione catodica, spostare la sonda del penetratore a un millimetro di distanza dalla superficie del campione. Dopo aver confermato la posizione del penetratore vicino al centro del campione e l'assenza di contatto elettrico tra gli elettrodi, la sonda e la superficie del campione, spostare il penetratore in avanti di 200 millimetri e versare una soluzione acquosa di cloruro di sodio da 3,5 pesi nella cella di corrosione fino a quando gli elettrodi, la sonda e le superfici del campione non sono immersi. Quindi spostare la sonda del penetratore il più vicino possibile alla superficie del campione e selezionare Esperimento per visualizzare la corrosione CC.

Quindi selezionare la modalità potenziostatica e applicare un potenziale catodico di 350 millivolt al di sotto del potenziale a circuito aperto. Per impostare il test di usura nel software Universal Mechanical Tester, applicare una frequenza di graffio di un hertz, una lunghezza di graffio di cinque millimetri e un carico normale di 0,5 newton. Quindi fare clic su Esegui per iniziare la tribocorrosione.

Per misurare il tasso di tribocorrosione dal test di tribocorrosione al potenziale di circuito aperto, ripetere il test come dimostrato ma con il potenziale applicato impostato sul potenziale di circuito aperto. Seguendo il protocollo di test come dimostrato, il tasso di tribocorrosione e la perdita di materiale ottenuti per il campione di film sottile di alluminio dopo la tribocorrosione possono essere misurati ai potenziali catodici, a circuito aperto e anodici. Qui viene mostrato un riepilogo del tasso di tribocorrosione, del tasso di usura, del tasso di corrosione e della sinergia della corrosione da usura dei componenti del campione di film sottile di alluminio utilizzati per calcolare la perdita totale di materiale.

Durante il tentativo di eseguire questa procedura, è importante ricordare di ottenere una finitura a specchio del campione prima del test e di garantire un buon collegamento elettrico tra il campione e il cavo di collegamento. La dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale in quanto l'esecuzione accurata di più fasi della procedura è fondamentale per ottenere risultati affidabili e ripetibili dei test di tribocorrosione e sono difficili da padroneggiare solo con il testo. Non dimenticare di utilizzare tutte le pratiche di sicurezza appropriate durante l'esecuzione degli esperimenti, compreso l'uso di controlli tecnici e dispositivi di protezione individuale.