与基本强制显微学 - 潜在的多相性的描述特性的腐蚀研究在被动表面的

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包括的事宜

背景
在航空的关联的 AFM 表面潜在的评定与在电解质的断路电化学潜在的评定
AFM 提供高分辨率表面潜在的评定
AFM 表面潜在的想象与电子基于探测技术比较
汇总
腐蚀科学研究的其他 SPM 技术


背景

基本强制显微学 (AFM)提供想象的 3 个主要模式:

  • 联系模式
  • TappingMode
  • 扭力
  • 共鸣模式 (TRmode)

每个主要模式启动许多其他模式,我们共同是指作为附属模式或衍生物模式。 表面潜在的想象或者浏览的凯尔文探测强制显微学是在别处详细被描述 TappingMode AFM 的衍生商品。 什么做表面潜在的想象与多数其他衍生商品 AFM 模式不同是除地形学维数之外,它装备数量的可靠,可重复的在范例表面间的数量,同时与地势的数值和映射。 数量是一小的区的静电潜在立即在 AFM 下的技巧在范例表面和它被评定相对 AFM 技巧的潜在。

此应用注解首先基于 AFM 的表面潜在的评定与散装电解质做的电化学潜在的评定比较,并且显示相关性。 它然后显示在 AFM 表面潜在的图象和范例表面的同一区的电子显微照片的信息如何可能互相补充。

应用注解也显示 AFM 表面潜在的评定和电子散射数据如何关联。 简而言之,存在的图象和数据这里在腐蚀科学研究帮助设立 AFM 的值和有用性,通过说明源于 AFM 表面潜在的评定和想象的唯一功能定性和定量结果关联与从其他分析技术的结果。

在航空的关联的 AFM 表面潜在的评定与在电解质的断路电化学潜在的评定

为了设立基于 AFM 的表面潜在的评定定量输出为腐蚀研究是有意义的,也就是说它关联与用其他技术做的评定,我们在航空的基于 AFM 的表面潜在的评定与电化学潜在的评定比较散装电解质,如所描述其次。

不同的金属范例被浸没了在 30 分钟在被去离子的水 (DI-H2O) 或 0.5M 含水 NaCl 解决方法。 使用 potentiostat,被稳定的开放电路潜在为这些范例然后被评定了与参考 (SCE)饱和的甘汞电极。 范例从电解质被去除了,用 DI-H O 然后2漂洗了,并且在 AFM 表面潜在的想象和评定之前被风干了与维数 SPM。 AFM 技巧用金属层涂。 这个技巧的潜在通过评定一个纯 Ni 范例的表面校准在对的暴露以后水; 发现此表面提供再现评定。

基于 AFM 的表面潜在的评定被密谋在表 1,沿左右轴,与 DI-H 的 O 开放电路批量项目货签电解质2评定和为 NaCl 解决方法。 AFM 评定线性地关联以开放电路潜在,并且可以与范例的伏打潜在相关。 在 0.5M NaCl 评定的开放电路潜在有效的方向 (即,他们被转移是更低的) 在 200mV 附近比较在 DI-H 做的评定 O。2

AZoNano - 纳米技术 A 到 Z - AFM 表面潜在的评定的相关性在航空 (“伏打潜在

图 1. AFM 表面潜在的评定相关性在航空 (“伏打潜在 ") 的与在电解质的开放电路潜在的评定不同的金属的 A) 在被去离子的水中, B) 在 0.5M NaCl。 再生产由电化学社团的权限。

这些剧情设立用 AFM 做的表面潜在的评定为设立种类的相对贵族或活动是可靠的,并且可以与断路潜在的评定比较做同一个种类散装电解质。 主要区别是 AFM 表面潜在的评定可能有非常高飞机 (X, Y) 解决方法,允许深刻子测微表映射用不同的潜在的地区,我们其次描述。

AFM 提供高分辨率表面潜在的评定

AFM 表面潜在的想象一个唯一功能是它映射潜在局部,与可能对在范例表面的飞机的毫微米缩放比例延伸下来的解决方法。 图 2 在飞机显示基于铝的 AA2024-T3 合金的表面,常用和非常易受影响腐蚀。 左右图象分别为 TappingMode AFM 地势和表面潜在的映射,同一区, 60ìm 在端。

AZoNano - 纳米技术 A 到 Z - AA2024-T3 合金范例的 AFM 图象。 金属间化合的微粒是可视的作为更加明亮的区 (更高的潜在) 在表面潜在的图象 (正确)。 地势 () 不区分在这个矩阵和金属间化合的微粒之间。 60ìm 扫描。

图 2. AA2024-T3 合金范例的 AFM 图象。 金属间化合的微粒是可视的作为更加明亮的区 (更高的潜在) 在表面潜在的图象 (正确)。 地势 () 不区分在这个矩阵和金属间化合的微粒之间。 60µm 扫描。 再生产由电化学社团的权限。

颜色更轻的树荫在表面潜在的图象的对应于更高的潜在的值。 在此范例,在表面地势里不是明显的金属间化合的微粒在对埋置的矩阵的鲜明对比被看到在表面潜在的图象,同时获取与地势映射。 表面潜在的图象精确定位金属间化合的微粒地点和限定范围。 这些微粒从子测微表计量到一样大象 20ìm,并且这里他们比合金矩阵陈列更高的潜在。 这些电位差对改进的腐蚀负责由于区别区之间的流电联结。 而解散被刺激在这个矩阵的更低的潜在的站点或在有效的微粒,负极反应速率被提高在这些微粒。

表面潜在的图象可能也显示功能的意义的若干清楚在 TappingMode AFM 地势图象的。 在表 2,几个坑是可视的在地势图象 (离开) : 一与在表面潜在的图象的金属间化合的微粒 5 相关和一个与微粒 A。 此范例的表面通过使腐蚀减到最小的非水擦亮在这个优美的情况准备在准备时和被检查。 因为这个范例是非常 susceptiable 对腐蚀在这个擦亮的进程期间,坑明显在地势图象形成了在擦亮期间 (尽管非水的擦亮的媒体)。 这块被评定的位势分布 (正确) 在对一个腐蚀性环境的随后的暴露期间为正极和负极回应提供关于很可能地点的重要信息在表面。

AFM 表面潜在的想象与电子基于探测技术比较

图 3 近似是在 AFM (SEM) 图象显示的同一区扫描电子显微照片在表 2。 在 SEM 的对比起因于在电子分散属性上的区别在微粒和这个矩阵之间。 EDS 分析在不同的微粒执行确认更高的潜在的地区在表 2 与金属间化合的微粒相关的不同的类型: 微粒 1-5 是 Al 古芝 (Fe, Mn),并且微粒 A,并且 B 是 Al 古芝 Mg。 在表面潜在的图象在图 2,微粒 4 和 5 评定中在更低的潜在比微粒 1-3; 如此,表面上有 Al 古芝 (Fe, Mn) 微粒的不同的类型当前在这个矩阵。

AZoNano - 纳米技术 A 到 Z - 近似区的 SEM 图象和一样在表 2. EDS 分析表明微粒 1-5 是 Al 古芝 (Fe, Mn) 金属间化合物,并且 A, B 是 Al 古芝 Mg 金属间化合物。

图 3. 近似区 SEM 图象和一样在表 2. EDS 分析表明微粒 1-5 是 Al 古芝 (Fe, Mn) 金属间化合物,并且 A, B 是 Al 古芝 Mg 金属间化合物。 再生产由电化学社团的权限。

这些是进一步证据表面潜在的图象可能补充从被设立的分析技术得到的信息,反之亦然。 AFM 出现潜在的想象显示处理步骤实验的作用向显示包含微粒的 Mg 将溶化在优美的表面的暴露对一个氯化物包含的解决方法,但是这次攻击花些不少时间启动。 在此启动时间,这些微粒潜在减少对这个矩阵的潜在的值。

表面潜在的想象对表面电荷是非常敏感的。 优美的 AA2024-T3 范例由在擦亮和随后的对的暴露期间被形成的一块当地氧化物层包括航空。 我们印象范例表面的区和识别在该区几个舍入 Mg 包含的微粒在去除某些前后氧化物与飞溅氩的离子 (图 4)。 预言分析同时执行与向显示的飞溅飞溅取消了仅部分 (1-2nm) 的表面氧化物厚度。 这个范例然后显示再宣扬,并且表面潜在重了测图与 AFM。 表面潜在的图象在表 4 比这个矩阵 (因而更高的潜在,更加明亮的颜色向显示在去除这种氧化物的一些单层以后从表面,从转移的 Mg 包含的微粒的被评定的潜在高尚在图象),对是更加有效的 (暗色)。 地点和这些微粒限定范围对子测微表解决方法是可视的。

AZoNano - 纳米技术 A 到 Z - 金属间化合的微粒的表面潜在的图象在 AA2024-T3 的。 箭头指向 Mg 包含的微粒的地点。 (离开) 在和 (正确) 在部分去除 (关于 1-2nm) 当地人以后前氧化膜通过氩离子飞溅。 30ìm 扫描。

图 4. 表面潜在的图象在 AA2024-T3 的金属间化合的微粒。 箭头指向 Mg 包含的微粒的地点。 (离开) 在和 (正确) 在部分去除 (关于 1-2nm) 当地人以后前氧化膜通过氩离子飞溅。 30ìm 扫描。 再生产由电化学社团的权限。

使用数据直方图的表面潜在的评定 (图 5) 在潜在高于这个矩阵大约定量转移是中从 60mV 到大约 60mV 更低。 当此范例显示了在氯化物解决方法,这些微粒立即溶化没有启动需时。 充电的再分配在部分删除表面氧化膜和再生物期间的在航空导致微粒的启动,并且这有腐蚀工作情况的一种立即结果。

AZoNano - 纳米技术 A 到 Z - 表面潜在的图象直方图在表 4。 舍入 Mg 包含的微粒 (近似关联与红色游标的位置在直方图) 从是比这个矩阵 (在直方图的绿色游标) 转移了关于 60mV 更高在潜在,到是关于 60mV 更低在部分当地氧化物删除 (底部直方图) 以后。 (在右侧的峰顶在两张直方图对应于大,不规则形的微粒,是统治功能在两个图象的中心。

图 5. 表面潜在的图象直方图在表 4。 舍入 Mg 包含的微粒 (近似关联与红色游标的位置在直方图) 从是比这个矩阵 (在直方图的绿色游标) 转移了关于 60mV 更高在潜在,到是关于 60mV 更低在部分当地氧化物删除 (底部直方图) 以后。 (在右侧的峰顶在两张直方图对应于大,不规则形的微粒,是统治功能在两个图象的中心。

汇总

基于 AFM 的表面潜在的想象和评定能显示在一个范例的表面的详细资料用是有用的对腐蚀科学研究的唯一方式。 这些图象和评定,经常与毫微米缩放比例飞机解决方法,是补充的对,并且关联与,数据从其他分析技术,包括批量技术。

腐蚀科学研究的其他 SPM 技术

在 AFM 和扫描挖洞显微学的发展以后 (STM),这个范例的电化学环境控制也被引入,以开放或闭合的液体电解质细胞的形式,当电化学细胞潜在的控制和伏安法显示和分析软件集成与 AFM (和 STM) 软件。 今天,电化学 AFM 和 STM,在腐蚀科学研究扮演重要作用。

此信息是来源,复核和适应从 Bruker 纳诺表面提供的材料。

关于此来源的更多信息请参观 Bruker 纳诺表面

Date Added: Mar 10, 2006 | Updated: Jan 23, 2014

Last Update: 23. January 2014 11:03

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