Determinar a composição química do inibidor de corrosão / Metal Interfaces com XPS: Minimizando Pós Immersion Oxidação

O objetivo geral deste procedimento experimental é evitar a oxidação de substratos metálicos durante a transferência de amostras de uma solução ácida inibida para um espectrômetro de fotoelétrons de raios-x. Este procedimento permite determinar de forma mais confiável a natureza química das interfaces de matéria inibidora de corrosão em soluções ácidas, que é um componente chave da compreensão mecanicista e da previsão de desempenho. Uma vantagem particular dessa abordagem é que ela é relativamente fácil de aplicar.

E assim, pode ser adotado por outros pesquisadores que realizam medições semelhantes. O protocolo é relativamente simples, mas deve-se praticar a manipulação de amostras no porta-luvas, pois este é o segmento mais exigente do método. Além da inibição da corrosão, essa abordagem também deve ser considerada em outras áreas onde as medições XPS são realizadas a partir de interfaces sensíveis ao ar formadas em um ambiente fluido.

Primeiro decidimos tentar essa abordagem, pois estávamos preocupados que o trabalho anterior fosse comprometido pela oxidação da interface inibida após a exposição ao ar. Para iniciar este procedimento, prepare o substrato de aço carbono e a solução de ácido clorídrico com CI adicionado, conforme descrito no protocolo de texto. Em seguida, despeje 25 mililitros da solução preparada de HCL mais CI em um pequeno copo de vidro.

Usando uma pinça resistente a ácidos, pegue a amostra de aço carbono em forma de disco e abaixe-a na solução HCL mais CI. Oriente a amostra de modo que as faces cilíndricas fiquem no plano vertical. Primeiro, conecte o porta-luvas a uma fonte de gás inerte, como nitrogênio ou argônio.

Em seguida, cole um pequeno quadrado de fita de carbono condutora de dupla face na barra de amostra XPS. Insira todo o hardware necessário para transferir a amostra para o instrumento XPS no porta-luvas por meio de uma porta aberta. Depois disso, coloque o copo de vidro contendo o substrato submerso no porta-luvas.

Selar todas as portas. Em seguida, purgue o porta-luvas com gás inerte. Deixe a amostra permanecer submersa durante o período de imersão desejado.

Monitore o valor da umidade relativa dentro do porta-luvas. Quando a umidade relativa estiver abaixo de oito por cento, coloque a mão nas luvas do porta-luvas. Em seguida, cubra-os com luvas de nitrilo.

Usando uma pinça, remova a amostra de aço carbono da solução. Seque imediatamente a amostra usando um frasco de lavagem vazio. Em seguida, cubra o béquer que contém a solução de HCL mais CI com uma película plástica de parafina.

Afixe a amostra seca no pequeno quadrado de fita na barra de amostra XPS. Depois disso, ventile a câmara de bloqueio de carga XPS para o gás inerte. Abra o flange de trava de carga, transfira a barra de amostra para a câmara de trava de carga e deslize-a para o pino de retenção de amostra.

Em seguida, feche o flange. Ligue a combinação de bomba rotativa turbo para bombear a câmara. Quando a pressão atingir aproximadamente cinco vezes 10 elevado a menos sete milibares, transfira manualmente a amostra para a câmara intermediária usando o braço de transferência.

Usando o teclado, oriente a amostra para o ângulo de emissão de fotoelétrons desejado. Em seguida, abra o software de aquisição de dados XPS. Navegue até a janela de controle manual do instrumento.

Insira 10 miliamperes e 15 killivolts como os valores para os parâmetros de emissão do ânodo e HT do ânodo, respectivamente. Em seguida, clique no botão Ligado na seção da pistola de raios X para ligar a fonte de raios X K alfa de alumínio monocromado. Depois disso, clique no botão On na seção Neutralizer para ligar o neutralizador de carga.

Na seção Analisador, selecione o modo de medição híbrido do espectro nos menus suspensos de modo e lente. Em seguida, insira os parâmetros desejados na seção de controle de varredura de aquisição. Usando o teclado, otimize a posição da amostra para maximizar o sinal do nível de núcleo selecionado.

Em seguida, adquira dados XPS conforme descrito no protocolo de texto. Neste estudo, uma abordagem alternativa para a introdução de amostras em um instrumento XPS de ultra-alto vácuo é usada para minimizar a oxidação após a imersão em uma solução ácida contendo um inibidor de corrosão. Os dados XPS para uma amostra polida exibem três características proeminentes: o sinal 2p de ferro surge do aço carbono que compõe a amostra.

O sinal de oxigênio 1s deriva de um filme oxidativo de superfície e absorve, enquanto o sinal de carbono 1s é devido a um carbono adventício. A submersão em qualquer uma das soluções HCL de um molar inibido resulta em mudanças significativas no espectro geral correspondente. Um sinal de nitrogênio surge devido à absorção superficial do inibidor, enquanto o sinal de oxigênio é quase eliminado.

Os perfis espectrais de oxigênio 1s e ferro 2p de alta resolução indicam que ocorreu oxidação superficial da amostra polida, resultando em óxidos e hidróxidos de ferro. Essas espécies estão ausentes das amostras imersas, indicando que pouco ou nenhum óxido ou hidróxido de superfície permanece. O efeito da atmosfera ambiente de laboratório em uma interface inibida é determinado pela transferência de uma amostra dentro de um porta-luvas parcialmente purgado.

Esta amostra exposta a uma concentração mais alta de oxigênio exibe sinais de oxidação superficial. Assim, a oxidação da superfície é minimizada apenas quando a transferência da amostra ocorre dentro de um porta-luvas bem purgado. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como evitar a oxidação das interfaces de matéria inibidora de corrosão antes das medições XPS.

O procedimento é relativamente simples e, uma vez dominado, a etapa de transferência da amostra pode ser feita em menos de 30 minutos se for executada corretamente. No entanto, ao realizar o procedimento, é importante não tocar na superfície a ser sondada pelo XPS em nenhum momento durante a imersão ou transferência da amostra. Finalmente, não se esqueça de que trabalhar com ácidos pode ser perigoso e os devidos cuidados devem ser tomados.