Морфология и электрохимические свойства гетерогенных слоев на поверхности металлов и сплавов

• Автор: Егоркин, Владимир Сергеевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 180 с. : ил.

Введение.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1 Л. Основные этапы развития теории электрохимического импеданса

1.2. Основные структурные элементы эквивалентных электрических схем

1.3. Графическое представление данных импедансных измерений.

1.4. Эквивалентные электрические схемы, используемые при описании границ раздела электродэлектролит
1.4. Исследование границы раздела металлооксидная гетероструктураэлектролит методом электрохимической импедапсной спектроскопии.
1.5. Исследование 1раницы раздела ПЭОпокрытиеэлектролит методом электрохимической импедансиой спектроскопии.

1.6. Анализ литературных данных и постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

2.1. Характеристика материалов. Подготовка образцов.

2.2. Установка для плазменного электролитического оксидирования образцов
2.3. Измерение токов контактной коррозии в гальванопарах
2.4. Методы исследования структуры и состава поверхностных слоев
2.4.1. Определение элементного состава покрытий методом.
микрозондового рентгеноспектрального анализа
2.4.2. Рентгенофазовый анализ и рентгеновская фотоэлектронная.
спектроскопия.
2.5. Электрохимическая импедансная спектроскопия
2.6. Определение микротвердости и упругопластических свойств оксидных слоев.
2.7. Измерение коэффициента трения
2.8. Методы исследования поверхности
2.9. Атомноабсорбционный анализ
ГЛАВА 3.
3.1. Влияние морфологии поверхности на механизм переноса заряда на границе раздела ПЭОпокрытиеэлектролит.
3.1 Л. Морфология поверхности титанового образца, окисленного в
естественных условиях.
3.1.2. Морфология поверхности титанового образца после термического оксидирования.
3.1.3. Морфология ПЭОпокрытия, сформированного в водном растворе Ка3РН
3.1.4. Морфология ПЭОпокрыгия, сформированного в гипофосфиталюминатном электролите.
3.2. Особенности электрохимического поведения защитных ПЭО
покрытий на сплавах титана
3.2.1. Поведение гетерооксидных слоев, полученных на сплавах титана, при потенциалах свободной коррозии в растворе хлорида натрия
3.2.2. Поведение гетерооксидных слоев на металлах и сплавах при контактной коррозии в растворе хлорида натрия.
3.3. Взаимосвязь полупроводниковых и коррозионных свойств оксидных гетероструктур
3.4. Исследование влияния концентрации формирующего электролита на морфологию и электрохимические свойства ПЭОпокрытий
Г ЛАВА 4. ФОРМИРОВАНИЕ ЗАЩИТНЫХ АНТИКОРРОЗИОННЫХ ПЭОСЛОВ А АЛЮМИНИИ И СТАЛИ.
4.1. ПЭОпокрытия на алюминии
4.2. ПЭОпокрытия на стали.
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ МОДИФИКАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ ПЭОПОКРЫТИЙ НА ИХ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.
5.1. Перенос заряда на границе раздела композиционный слойэлектролит
5.2. Электрохимические свойства модифицированных и композиционных покрытий на алюминии
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
Список литературы


Параллельно с вышеуказанными работами проводятся исследования влияния двойного электрического слоя , в котором Гуи и Чэпмен дали статическую теорию пространственного распределения заряда. С применением вращающихся дисковых электродов исследуется влияние диффузии и миграции ионов на электрохимическое поведение электродов . Появление метода электрического многополюсника , основанного на термодинамике необратимых процессов и развитого в работах , способствует применению метода разложения отклика системы в ряд Тейлора в рамках квадратичного приближения и появлению понятия нелинейного электрохимического импеданса. Развитие теории электрохимического импеданса и широкое применение импедансных измерений , в области исследования коррозионных процессов, электрокристаллизации, химических источников тока и др. Совершенствование техники эксперимента, методов анализа и теории имиедансного моделирования привело к качественно новому этапу развития метода, получившего название электрохимической импедансной спектроскопии и обеспечивающего более глубокое и общее толкование электрохимического импеданса. Для описания процессов переноса заряда в эквивалентных схемах используются различные элементы цепи. Элемент индуктивности Ь рис. О I угловая частота напряжение на элементе пропорционально производной тока. В частотной области формула для импеданса индуктивности запишется в виде
где у лЧ мнимая единица, i содержит лишь реактивную компоненту, которая положительна для положительных значений ,, т. С увеличением частоты i пропорционально увеличивается. В импедансном анализе этот элемент используется непосредственно при учете как самоиндукции соединяющих проводов, выводов ячейки, так и собственной индуктивности исследуемого объек та. Рис. Сопротивление рис. По традиции сопротивление обозначается символом и связывает протекающий через него ток с возникающим на нем падением напряжения в виде соотношения
представляющего закон Ома. В общем виде
т. I 0. Физический смысл элемента состоит в моделировании пропорциональной зависимости между параметрами состояния током и напряжением. Элемент в виде сопротивления широко используется в электрохимическом смысле для моделирования сопротивления электролита, изображения перехода зарядов через двойной слой и моделирования эффективной скорости этого перехода. Емкость рис. С является коэффициентом пропорциональности между напряжением 1с и интегралом тока, протекающего через емкость. С отрицательна, т. При этом с увеличением частоты импеданс пропорционально уменьшается. Физический смысл этого элемента состоит в том, что напряжение на элементе пропорционально накопленному в нем заряду, т. С моделирует аккумулирование заряженных частиц или вещества или задержку одного процесса по отношению к другому. Элемент постоянной фазы СРЕ рис. СРЕ может отражать как экспоненциальное распределение параметров данной электрохимической реакции, связанной с преодолением энергетического барьера при переносе заряда и массы, так и импедансное поведение, вызванное неоднородностью поверхности исследуемого электрода . С другой стороны, СРЕ может представлять собой формальное описание, которое дает лишь внешнее качественное подобие
с импедансом объекта более сложной физической природы. В этом случае СРЕ является самой простой моделью, которая формально аппроксимирует более сложное распределение параметров исследуемого объекта. В самом общем смысле поведение элемента СРЕ можно рассматривать как проявление неоднородности в пространстве частот. Возникновение такого частотного образа может быть вызвано явлениями, которые описываются уравнениями с дробными производными. Таким, например, является случай диффузии, управляемой вторым законом Фика. Для целых значений п 0, 1,1 элемент СРЕ вырождается до классических элементов с сосредоточенными параметрами , С, и соответственно. Для п 0,5 СРЕ дает импеданс Варбурга IV в чистом виде. Для промежуточных значений п СРЕ описывает различный тип частотного распределения, аппроксимирующего поведение С, , и с распределенными параметрами. Это еще раз подчеркивает тот факт, что элемент СРЕ имеет высокую степень обобщенности, т.