Określanie szybkości trybokorozji i synergii zużycie-korozji masowych i cienkowarstwowych stopów aluminium

Metoda ta może pomóc w znalezieniu odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie trybokorozji dotyczące sposobu ilościowego określania szybkości trybokrozacji lub pomiaru synergii korozji zużycia metod i powłok. Główną zaletą tej techniki jest to, że może być ona stosowana do badań trybokorozji cienkich warstw i powłok metalicznych o grubości kilku mikrometrów. Procedurę zademonstruje Jia Chen, doktorant z Laboratorium Badawczego Tsai.

Zacznij od użycia komputerowej maszyny sterowanej numerycznie do cięcia otrzymanych stopów aluminium 3003 na kilka kuponów o wymiarach 1,5 na 2 centymetry kwadratowe. Używając papieru ściernego o ziarnistości 180, miel mechanicznie jedną stronę każdej próbki przez 30 sekund w jednym dowolnym kierunku. Obróć próbkę o 90 stopni i zmiel stop papierem ściernym o ziarnistości 240, aż linie zadrapań z poprzedniego kroku zostaną całkowicie usunięte, co potwierdzi mikroskopia optyczna.

Następnie użyj miękkiej szczotki i bieżącej wody, aby oczyścić powierzchnię próbki, a następnie obróć i zarysuj próbkę, jak właśnie pokazano, za pomocą papierów ściernych o ziarnistości 400, 600 i 1200. Po ostatnim zmieleniu wlej jedną uncję jednomikrometrowej zawiesiny tlenku glinu na czystą podkładkę z mikrofibry i wypoleruj próbkę w jednym kierunku, aż linie zadrapań zostaną usunięte. Następnie wypoleruj powierzchnię za pomocą zawiesin polerskich o grubości 0,3 i 0,05 mikrometra, aż do uzyskania lustrzanego wykończenia.

Umieść wypolerowaną próbkę w zlewce z 40 mililitrami wody dejonizowanej i przenieś zlewkę do myjki ultradźwiękowej na jedną do dwóch minut, aby usunąć wszelkie cząstki powierzchniowe. Następnie użyj sprężonego gazu, aby całkowicie wysuszyć powierzchnię. Aby przygotować elektrodę roboczą, wytnij kawałek o długości pięciu centymetrów z przewodu elektrycznego o średnicy od jednego do dwóch milimetrów i zdejmij około jednego centymetra plastikowej osłony ochronnej na obu końcach, aby wystawić wewnętrzny drut miedziany na działanie powietrza.

Użyj odpowiedniego kleju przewodzącego, aby elektrycznie połączyć jeden koniec drutu z niepolerowaną stroną próbki zbiorczej i użyj elektrochemicznego lakieru odciągającego, aby pomalować okienko o wymiarach jeden na jeden centymetr kwadratowy po polerowanej stronie i pokryć całą niepolerowaną stronę próbki, w tym odsłonięty drut miedziany. Następnie całkowicie wysuszyć pomalowaną próbkę w dobrze wentylowanym dygestorium przez co najmniej 24 godziny przed eksperymentami. Aby wykonać test trybokorozji, należy pobrać przygotowaną próbkę aluminium, standardową elektrodę srebrowo-chlorkową oraz aktywowaną siatkę tytanową do użycia odpowiednio jako elektroda robocza, referencyjna i przeciwelektroda.

Umieść elektrodę roboczą centralnie na dnie ogniwa korozyjnego i przymocuj elektrodę do dna ogniwa za pomocą kleju Super Glue, umieszczając odsłoniętą końcówkę drutu miedzianego powyżej oczekiwanej wysokości powierzchni elektrolitu. Umieść elektrodę odniesienia około jednego centymetra nad elektrodą roboczą i luźno zegnij przeciwelektrodę, aby owinąć się wokół elektrody roboczej. Połącz elektrody z potencjostatem, uważając, aby elektrody się nie stykały, i otwórz pakiet oprogramowania elektrochemicznego, który łączy się z potencjostatem sterowanym przez USB, aby włączyć potencjostat.

Aby zmierzyć stopień zużycia spowodowany ochroną katodową, należy przesunąć sondę wgłębnika na odległość jednego milimetra od powierzchni próbki. Po potwierdzeniu położenia wgłębnika w pobliżu środka próbki i braku kontaktu elektrycznego między elektrodami, sondą i powierzchnią próbki, przesuń wgłębnik do przodu o 200 milimetrów i wlej 3.5 wagowy wodny roztwór chlorku sodu do ogniwa korozyjnego, aż elektrody, sonda i powierzchnie próbki zostaną zanurzone. Następnie przesuń sondę wgłębnika jak najbliżej powierzchni próbki i wybierz opcję Eksperymentuj, aby wyświetlić korozję DC.

Następnie wybierz tryb potencjostatyczny i zastosuj potencjał katodowy 350 miliwoltów poniżej potencjału obwodu otwartego. Aby skonfigurować test zużycia w oprogramowaniu Universal Mechanical Tester, zastosuj częstotliwość zarysowania jedną herc, pięciomilimetrową długość zarysowania i normalne obciążenie 0,5 niutona. Następnie kliknij przycisk Uruchom, aby rozpocząć trybokorozję.

Aby zmierzyć szybkość trybokorozji z testu trybokorozji przy potencjale obwodu otwartego, należy powtórzyć badanie, jak pokazano, ale z przyłożonym potencjałem ustawionym na potencjał obwodu otwartego. Zgodnie z protokołem testowym, jak pokazano, szybkość trybokorozy i ubytek materiału uzyskane dla próbki cienkowarstwowej aluminium po trybokorozji można zmierzyć przy potencjale katodowym, otwartym i anodowym. Poniżej przedstawiono podsumowanie szybkości trybokorozji, szybkości zużycia, szybkości korozji i synergii korozji zużycia próbek cienkowarstwowych aluminium używanych do obliczania całkowitych strat materiału.

Próbując wykonać tę procedurę, należy pamiętać o uzyskaniu lustrzanego wykończenia próbki przed badaniem i zapewnieniu dobrego połączenia elektrycznego między próbką a przewodem połączeniowym. Wizualna demonstracja tej metody ma kluczowe znaczenie, ponieważ dokładne wykonanie wielu etapów procedury ma kluczowe znaczenie dla uzyskania wiarygodnych i powtarzalnych wyników testów trybokorozji i jest trudne do opanowania za pomocą samego tekstu. Nie zapomnij o stosowaniu wszystkich odpowiednich praktyk bezpieczeństwa podczas wykonywania eksperymentów, w tym o użyciu kontroli inżynieryjnych i środków ochrony osobistej.