與基本強制顯微學 - 潛在的多相性的描述特性的腐蝕研究在被動表面的

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包括的事宜

背景
在航空的關聯的 AFM 表面潛在的評定與在電解質的斷路電化學潛在的評定
AFM 提供高分辨率表面潛在的評定
AFM 表面潛在的想像與電子基於探測技術比較
彙總
腐蝕科學研究的其他 SPM 技術


背景

基本強制顯微學 (AFM)提供想像的 3 個主要模式:

  • 聯繫模式
  • TappingMode
  • 扭力
  • 共鳴模式 (TRmode)

每個主要模式啟動許多其他模式,我們共同是指作為附屬模式或衍生物模式。 表面潛在的想像或者瀏覽的凱爾文探測強制顯微學是在別處詳細被描述 TappingMode AFM 的衍生商品。 什麼做表面潛在的想像與多數其他衍生商品 AFM 模式不同是除地形學維數之外,它裝備數量的可靠,可重複的在範例表面間的數量,同時與地勢的數值和映射。 數量是一小的區的靜電潛在立即在 AFM 下的技巧在範例表面和它被評定相對 AFM 技巧的潛在。

此應用註解首先基於 AFM 的表面潛在的評定與散裝電解質做的電化學潛在的評定比較,并且顯示相關性。 它然後顯示在 AFM 表面潛在的圖像和範例表面的同一區的電子顯微照片的信息如何可能互相補充。

應用註解也顯示 AFM 表面潛在的評定和電子散射數據如何關聯。 簡而言之,存在的圖像和數據這裡在腐蝕科學研究幫助設立 AFM 的值和有用性,通過說明源於 AFM 表面潛在的評定和想像的唯一功能定性和定量結果關聯與從其他分析技術的結果。

在航空的關聯的 AFM 表面潛在的評定與在電解質的斷路電化學潛在的評定

為了設立基於 AFM 的表面潛在的評定定量輸出為腐蝕研究是有意義的,也就是說它關聯與用其他技術做的評定,我們在航空的基於 AFM 的表面潛在的評定與電化學潛在的評定比較散裝電解質,如所描述其次。

不同的金屬範例被浸沒了在 30 分鐘在被去離子的水 (DI-H2O) 或 0.5M 含水 NaCl 解決方法。 使用 potentiostat,被穩定的開放電路潛在為這些範例然後被評定了與參考 (SCE)飽和的甘汞電極。 範例從電解質被去除了,用 DI-H O 然後2漂洗了,并且在 AFM 表面潛在的想像和評定之前被風乾了與維數 SPM。 AFM 技巧用金屬層塗。 這個技巧的潛在通過評定一個純 Ni 範例的表面校準在對的暴露以後水; 發現此表面提供再現評定。

基於 AFM 的表面潛在的評定被密謀在表 1,沿左右軸,與 DI-H 的 O 開放電路批量項目貨簽電解質2評定和為 NaCl 解決方法。 AFM 評定線性地關聯以開放電路潛在,并且可以與範例的伏打潛在相關。 在 0.5M NaCl 評定的開放電路潛在有效的方向 (即,他們被轉移是更低的) 在 200mV 附近比較在 DI-H 做的評定 O。2

AZoNano - 納米技術 A 到 Z - AFM 表面潛在的評定的相關性在航空 (「伏打潛在

圖 1. AFM 表面潛在的評定相關性在航空 (「伏打潛在 ") 的與在電解質的開放電路潛在的評定不同的金屬的 A) 在被去離子的水中, B) 在 0.5M NaCl。 再生產由電化學社團的權限。

這些劇情設立用 AFM 做的表面潛在的評定為設立種類的相對貴族或活動是可靠的,并且可以與斷路潛在的評定比較做同一個種類散裝電解質。 主要區別是 AFM 表面潛在的評定可能有非常高飛機 (X, Y) 解決方法,允許深刻子測微表映射用不同的潛在的地區,我們其次描述。

AFM 提供高分辨率表面潛在的評定

AFM 表面潛在的想像一個唯一功能是它映射潛在局部,與可能對在範例表面的飛機的毫微米縮放比例延伸下來的解決方法。 圖 2 在飛機顯示基於鋁的 AA2024-T3 合金的表面,常用和非常易受影響腐蝕。 左右圖像分別為 TappingMode AFM 地勢和表面潛在的映射,同一區, 60ìm 在端。

AZoNano - 納米技術 A 到 Z - AA2024-T3 合金範例的 AFM 圖像。 金屬間化合的微粒是可視的作為更加明亮的區 (更高的潛在) 在表面潛在的圖像 (正確)。 地勢 () 不區分在這個矩陣和金屬間化合的微粒之間。 60ìm 掃描。

圖 2. AA2024-T3 合金範例的 AFM 圖像。 金屬間化合的微粒是可視的作為更加明亮的區 (更高的潛在) 在表面潛在的圖像 (正確)。 地勢 () 不區分在這個矩陣和金屬間化合的微粒之間。 60µm 掃描。 再生產由電化學社團的權限。

顏色更輕的樹蔭在表面潛在的圖像的對應於更高的潛在的值。 在此範例,在表面地勢裡不是明顯的金屬間化合的微粒在對埋置的矩陣的鮮明對比被看到在表面潛在的圖像,同時獲取與地勢映射。 表面潛在的圖像精確定位金屬間化合的微粒地點和限定範圍。 這些微粒從子測微表計量到一樣大像 20ìm,并且這裡他們比合金矩陣陳列更高的潛在。 這些電位差對改進的腐蝕負責由於區別區之間的流電聯結。 而解散被刺激在這個矩陣的更低的潛在的站點或在有效的微粒,負極反應速率被提高在這些微粒。

表面潛在的圖像可能也顯示功能的意義的若乾清楚在 TappingMode AFM 地勢圖像的。 在表 2,幾個坑是可視的在地勢圖像 (離開) : 一與在表面潛在的圖像的金屬間化合的微粒 5 相關和一个與微粒 A。 此範例的表面通過使腐蝕減到最小的非水擦亮在這個優美的情況準備在準備時和被檢查。 因為這個範例是非常 susceptiable 對腐蝕在這個擦亮的進程期間,坑明顯在地勢圖像形成了在擦亮期間 (儘管非水的擦亮的媒體)。 這塊被評定的位勢分佈 (正確) 在對一個腐蝕性環境的隨後的暴露期間為正極和負極回應提供關於很可能地點的重要信息在表面。

AFM 表面潛在的想像與電子基於探測技術比較

圖 3 近似是在 AFM (SEM) 圖像顯示的同一區掃描電子顯微照片在表 2。 在 SEM 的對比起因於在電子分散屬性上的區別在微粒和這個矩陣之間。 EDS 分析在不同的微粒執行確認更高的潛在的地區在表 2 與金屬間化合的微粒相關的不同的類型: 微粒 1-5 是 Al 古芝 (Fe, Mn),并且微粒 A,并且 B 是 Al 古芝 Mg。 在表面潛在的圖像在圖 2,微粒 4 和 5 評定中在更低的潛在比微粒 1-3; 如此,表面上有 Al 古芝 (Fe, Mn) 微粒的不同的類型當前在這個矩陣。

AZoNano - 納米技術 A 到 Z - 近似區的 SEM 圖像和一樣在表 2. EDS 分析表明微粒 1-5 是 Al 古芝 (Fe, Mn) 金屬間化合物,并且 A, B 是 Al 古芝 Mg 金屬間化合物。

圖 3. 近似區 SEM 圖像和一樣在表 2. EDS 分析表明微粒 1-5 是 Al 古芝 (Fe, Mn) 金屬間化合物,并且 A, B 是 Al 古芝 Mg 金屬間化合物。 再生產由電化學社團的權限。

這些是進一步證據表面潛在的圖像可能補充從被設立的分析技術得到的信息,反之亦然。 AFM 出現潛在的想像顯示處理步驟實驗的作用向顯示包含微粒的 Mg 將溶化在優美的表面的暴露對一個氯化物包含的解決方法,但是這次攻擊花些不少時間啟動。 在此啟動時間,這些微粒潛在減少對這個矩陣的潛在的值。

表面潛在的想像對表面電荷是非常敏感的。 優美的 AA2024-T3 範例由在擦亮和隨後的對的暴露期間被形成的一塊當地氧化物層包括航空。 我們印象範例表面的區和識別在該區幾個舍入 Mg 包含的微粒在去除某些前後氧化物與飛濺氬的離子 (圖 4)。 預言分析同時執行與向顯示的飛濺飛濺取消了仅部分 (1-2nm) 的表面氧化物厚度。 這個範例然後顯示再宣揚,并且表面潛在重了測圖與 AFM。 表面潛在的圖像在表 4 比這個矩陣 (因而更高的潛在,更加明亮的顏色向顯示在去除這種氧化物的一些單層以後從表面,從轉移的 Mg 包含的微粒的被評定的潛在高尚在圖像),對是更加有效的 (暗色)。 地點和這些微粒限定範圍對子測微表解決方法是可視的。

AZoNano - 納米技術 A 到 Z - 金屬間化合的微粒的表面潛在的圖像在 AA2024-T3 的。 箭頭指向 Mg 包含的微粒的地點。 (離開) 在和 (正確) 在部分去除 (關於 1-2nm) 當地人以後前氧化膜通過氬離子飛濺。 30ìm 掃描。

圖 4. 表面潛在的圖像在 AA2024-T3 的金屬間化合的微粒。 箭頭指向 Mg 包含的微粒的地點。 (離開) 在和 (正確) 在部分去除 (關於 1-2nm) 當地人以後前氧化膜通過氬離子飛濺。 30ìm 掃描。 再生產由電化學社團的權限。

使用數據直方圖的表面潛在的評定 (圖 5) 在潛在高於這個矩陣大約定量轉移是中從 60mV 到大約 60mV 更低。 當此範例顯示了在氯化物解決方法,這些微粒立即溶化沒有啟動需時。 充電的再分配在部分刪除表面氧化膜和再生物期間的在航空導致微粒的啟動,并且這有腐蝕工作情況的一種立即結果。

AZoNano - 納米技術 A 到 Z - 表面潛在的圖像直方圖在表 4。 舍入 Mg 包含的微粒 (近似關聯與紅色游標的位置在直方圖) 從是比這個矩陣 (在直方圖的綠色游標) 轉移了關於 60mV 更高在潛在,到是關於 60mV 更低在部分當地氧化物刪除 (底部直方圖) 以後。 (在右側的峰頂在兩張直方圖對應於大,不規則形的微粒,是統治功能在兩個圖像的中心。

圖 5. 表面潛在的圖像直方圖在表 4。 舍入 Mg 包含的微粒 (近似關聯與紅色游標的位置在直方圖) 從是比這個矩陣 (在直方圖的綠色游標) 轉移了關於 60mV 更高在潛在,到是關於 60mV 更低在部分當地氧化物刪除 (底部直方圖) 以後。 (在右側的峰頂在兩張直方圖對應於大,不規則形的微粒,是統治功能在兩個圖像的中心。

彙總

基於 AFM 的表面潛在的想像和評定能顯示在一個範例的表面的詳細資料用是有用的對腐蝕科學研究的唯一方式。 這些圖像和評定,經常與毫微米縮放比例飛機解決方法,是補充的對,并且關聯與,數據從其他分析技術,包括批量技術。

腐蝕科學研究的其他 SPM 技術

在 AFM 和掃描挖洞顯微學的發展以後 (STM),這個範例的電化學環境控制也被引入,以開放或閉合的液體電解質細胞的形式,当電化學細胞潛在的控制和伏安法顯示和分析軟件集成與 AFM (和 STM) 軟件。 今天,電化學 AFM 和 STM,在腐蝕科學研究扮演重要作用。

此信息是來源,覆核和適應從 Bruker 納諾表面提供的材料。

關於此來源的更多信息请請參觀 Bruker 納諾表面

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

Last Update: 23. January 2014 11:05

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