2. Przegląd literaturowy
2.3. Wybrane metody badań korozyjnych
Powszechną metodą elektrochemicznych badań korozyjnych jest spektroskopia impedancyjna. Umożliwia ona określenie działania ochronnego powłok. Za pomocą tej techniki pomiarowej możliwe jest scharakteryzowanie takich parametrów badanego układu jak: opór przeniesienia ładunku, opór porów w warstwie ochronnej, pojemność powłoki ochronnej, rezystancję przeniesienia ładunku oraz pojemność warstwy podwójnej w miejscach nieciągłości
powłoki.
Pomiary spektroskopii impedancyjnej polegają na zakłóceniu równowagi układu elektrochemicznego, za pomocą zmiennoprądowego sygnału np. napięciowego o danej częstotliwości i danej amplitudzie [13].
E(t)= Eocos(ωt)
Gdzie: E(t) - potencjał w czasie t [V]
t - czas [s]
Eo – amplituda sygnału [V]
ω – częstotliwość kołowa (ω= 2Пf, f – częstotliwość [Hz])
Otrzymywana jest prądowa odpowiedź układu, która charakteryzuje się amplitudą o tej samej częstotliwości, co sygnał wzbudzający i może być przesunięta w fazie względem tego sygnału.
I(t)= Iocos(ωt+φ)
Gdzie: I(t) – natężenie prądu w czasie t [A]
Io – amplituda sygnału [A]
Różne procesy takie jak przejście jonu przez warstwę pasywną, dyfuzja, przeniesienie ładunku, charakteryzują się odmiennymi stałymi czasowymi, co umożliwia identyfikację tych procesów.
Wyniki badań można przedstawić za pomocą wykresów Nyquista (Re(Z) - -Im(Z)) oraz Bode’ego (log(f) – log(Z); φ). Wykres Nyquista przedstawia naturę procesów zachodzących w próbce, zaś wykres Bode’ego pozwala scharakteryzować zakres częstotliwości przy których
Badania wykonywane były w celu uzyskania powłok fosforanowych o możliwie najlepszej odporności na korozję wżerową. Sprawdzano wpływ modyfikacji etapów fosforanowania na własności ochronne otrzymanych powłok. Proces fosforanowania modyfikowany był w dwojaki sposób, przez zmianę składu roztworu do doszczelniania oraz warunków suszenia końcowego.
3.1. Badane stopy
Stopy AA 2024-T3 są to stopy utwardzane termicznie, stosowane głównie w lotnictwie.
W skład dodatków stopowych wchodzi głównie miedź oraz magnez (skład stopu podano w Tabeli 3.).
Domieszki metali są jedną z głównych przyczyn zwiększania podatności stopów na korozję lokalną. Występujące na powierzchni fazy międzymetaliczne wytwarzają ogniwa galwaniczne, które powodują podatność na korozję atmosferyczną.
W badaniach użyto blach o grubości 1 mm i wymiarach 7,5 x 7,5 cm..
Tabela 3. Skład chemiczny stopu AA 2024-T3 stosowanego w badaniach [14].
% wagowy
Cu Si Fe Mn Mg Zn Cr Ti Al
Składniki stopu AA 2024-T3
3,4-4,9 0,2 0,5 0,3-0,9 1,2-1,8 0,25 0,1 0,15 91,2-93,8
3.2. Warunki fosforanowania
Etapy procesu fosforanowania przeprowadzonego w badaniach przedstawione zostały w Tabeli 4.
Tabela 4. Technologia fosforanowania stopów Al-Cu
Proces fosforanowania amorficznego przeprowadzono w roztworze o następującym składzie
− 30 g/l NH4H2PO4
Podczas badań zostały sporządzone dwie kąpiele do fosforanowania. W obu przypadkach pH zostało obniżone do 3,5 za pomocą dodatku H3PO4. Przed procesem fosforanowania właściwych próbek kąpiele zostały przepracowane, co oznacza, że przeprowadzono wstępne fosforanowanie kilku innych próbek w celu sprawdzenie jakości wytworzonych powłok. Pierwszą kąpiel przepracowano za pomocą siedmiu płytek ze stopu aluminium AA 2024-T3, o powierzchni 7,5 x 7,5 cm, przez 2,5 minuty każda, drugą - za pomocą trzech płytek, o powierzchni 7,5 x 15 cm, przez 10 minut każda.
3.3. Badane modyfikacje procesu
Po otrzymaniu płytek z fosforanowymi powłokami ochronnymi, doszczelniano je w następujących wariantach (Tabela 5.). Proces ten prowadzono przez 30 sekund w temperaturze pokojowej.
Tabela 5. Składy roztworów do doszczelniania powłok fosforanowych
Roztwór pierwszy 5 % szkło wodne,
1 g/l tanina,
W badaniach została użyta tanina mimozowa, niemieckiego producenta Pulver o numerze seryjnym DAB7, B.P. 1973. Struktura 2-merkaptobenzoksazolu została przedstawiona poniżej (Rys 2.) MBX, o numerze CAS 2382-96-9 został zakupiony w firmie Aldrich. Szkło wodne użyte do badań pochodzi z firmy P.P.H Stanlab Sp. J. Jest to związek powstały w reakcji wodorotlenku sodu z krzemionką.
Rys. 2. 2-merkaptobenzoksazol [16]
Następnie próbki były suszone na dwa sposoby (Tabela 6.).
Tabela 6. Modyfikacje końcowej obróbki
Wariant pierwszy strumień ciepłego powietrza
2 min
Wariant drugi Piec, temperatura 100oC
30 min
3.4.
Badania korozyjne
Elektrochemiczne badania woltamperometryczne oraz impedancyjne zostały przeprowadzone w trójelektrodowym naczyniu elektrochemicznym z zastosowaniem następujących elektrod:
− elektroda pracująca (WE)- badana próbka,
− elektroda odniesienia (RE)- nasycona elektroda kalomelowa (NEK) połączona poprzez klucz elektrochemiczny wraz z kapilarą Ługina,
− przeciwelektroda (CE)- elektroda platynowa
Rys. 3. Zestaw pomiarowy użyty do badań
Jako roztwór elektrolitu do badań korozyjnych zastosowano roztwór o następującym składzie:
0,5 M Na2SO4 + 0,01 M NaCl pH= 6
Roztwór symuluje środowisko naturalne, tak aby badane zjawiska korozji były jak najbardziej zbliżone dla korozji atmosferycznej. Pomiary zostały wykonane w temperaturze pokojowej.
Do kontroli potencjału i rejestracji prądu wykorzystano zestaw do badań elektrochemicznych Solartron Electrochemical Interface 1287 z oprogramowaniem CorrWAre Zplot oraz Autolab PG STAT 20 z oprogramowaniem GPES i FRA.
Rys. 4. Zestaw Solartron Electrochemical Interface 1287, w Instytucie Mechaniki Precyzyjnej
Woltamperometryczne pomiary krzywych polaryzacji zostały przeprowadzone z szybkością 1 mV/s według następującej procedury:
− pomiar potencjału stacjonarnego (Ekor) - 1h
− rejestracja krzywej katodowej od 0 V wzg Ekor do -0,4V wzg Ekor
− pomiar potencjału stacjonarnego (Ekor) - 30 min.
− rejestracja krzywej anodowej w zakresie od 0 V wzg Ekor do 1,5 V wzg Ekor
Pole powierzchni badanej wynosiło 1 cm2
Elektrochemiczne spektroskopowe pomiary impedancyjne zostały przeprowadzone według następującej procedury:
− pomiar potencjału stacjonarnego (Ekor) - 1h
− pomiar widma impedancyjnego w zakresie częstotliwości 106-10-3 Hz, przy amplitudzie 10 mV oraz potencjale korozyjnym (Ekor).
Pole powierzchni badanej wynosiło 1 cm2
Do analizy otrzymanych widm impedancyjnych stosowane były dwa obwody zastępcze przedstawione poniżej.
Rys. 5. Obwód zastępczy pierwszy
Rys. 6. Obwód zastępczy drugi gdzie:
Rroztw - rezystancja roztworu Rporów – rezystancja porów Rpol – rezystancja polaryzacyjna
CPEp – pojemność powłoki (element stałofazowy ZCPE=1/[Q(jw)n], gdzie Q i n to parametry elementu stałofazowego, n=1 dla idealnego kondensatora, n=0 dla idealnego
opornika, n=-1 dla idealnej cewki [13]).
CPEwp – pojemność warstwy podwójnej (element stałofazowy)
4. Wyniki badań
Woltamperometryczne badania korozyjne oraz badania impedancyjne przeprowadzone były dzień po wykonaniu próbek. Płytki umieszczano w naczyniu pomiarowym, po czym nalewano roztwór (0,5 M Na2SO4 i 0,01M NaCl), podłączano elektrody i przeprowadzano badania.
W dalszej części pracy zastosowano oznaczenia, które wyjaśniono poniżej.
SW5-TAN – próbka ze stopu aluminium 2024-T3, pokryta powłoką fosforanową, doszczelniona 5% szkłem wodnym i taniną
SW10-TAN - próbka ze stopu aluminium 2024-T3, pokryta powłoką fosforanową, doszczelniona 10% szkłem wodnym i taniną
SW5-MBX - próbka ze stopu aluminium 2024-T3, pokryta powłoką fosforanową, doszczelniona 5% szkłem wodnym i MBX
POW – suszenie za pomocą strumienia ciepłego powietrza przez 2 min.
PIEC – suszenie za pomocą pieca nagrzanego do temperatury 100oC , przez 30 minut
4.1. Potencjał korozyjny
Przed pomiarem krzywych anodowych i katodowych ustalany był potencjał korozyjny, przed pomiarem krzywej katodowej przez jedną godzinę, przed pomiarem krzywej anodowej przez pół godziny.
Poniżej przedstawiono zbiór wykresów potencjał korozyjny – czas zarejestrowanych przed pomiarem krzywych anodowych i katodowych.
Rys. 7. Wykres potencjał korozyjny - czas dla próbki SW5-TAN-POW (przed pomiarem krzywej katodowej)
Rys. 8. Wykres potencjał korozyjny – czas dla próbki SW5-TAN-POW (przed pomiarem krzywej anodowej)
W przypadku próbki doszczelnionej 5% szkłem wodnym z dodatkiem taniny suszonej podmuchem ciepłego powietrza (SW5-TAN-POW) występuje wzrost potencjału korozyjnego do wartości -0,3 ÷ -0,2 V.
Rys. 9. Wykres potencjał korozyjny – czas dla próbki SW5-TAN-PIEC (przed pomiarem krzywej katodowej)
Rys. 10. Wykres potencjał korozyjny – czas dla próbki SW5-TAN-PIEC (przed pomiarem krzywej anodowej)
Podobne przebiegi obserwujemy porównując wykresy Ekor=f(t) dla próbki SW5-TAN-PIEC.
Charakterystyczny jest początkowy wzrost wartości potencjału, a następnie lekki spadek.
Dodatkowo w przypadku wykresu potencjał korozyjny – czas, obserwujemy duże skoki potencjału przed pomiarem krzywej katodowej, o trudnym do wyjaśnienia pochodzeniu. Wykres sporządzony przed pomiarem krzywej anodowej ma zaś gładki przebieg.
Rys. 11. Wykres potencjał korozyjny – czas dla próbki SW10-TAN-POW (przed pomiarem krzywej katodowej)
Rys. 12. Wykres potencjał korozyjny – czas dla próbki SW10-TAN-POW (przed pomiarem krzywej anodowej)
Przebieg wykresów w tym przypadku jest różny. Potencjał na schemacie 11. utrzymuje stałą wartość, zaś w przypadku schematu 12. potencjał nieznacznie maleje w czasie.
Rys. 13. Wykres potencjał korozyjny – czas dla próbki SW10-TAN-PIEC (przed pomiarem krzywej katodowej)
Rys. 14. Wykres potencjał korozyjny – czas dla próbki SW10-TAN-PIEC (przed pomiarem krzywej anodowej
Przebieg dwóch powyżej zamieszczonych wykresów jest podobny. Charakteryzuje się początkowym wzrostem, a następnie spadkiem wartości potencjału w czasie.
Rys. 15. Wykres potencjał korozyjny – czas dla próbki SW5-MBX-POW (przed pomiarem krzywej katodowej)
Rys. 16. Wykres potencjał korozyjny – czas dla próbki SW5-MBX-POW (przed pomiarem krzywej anodowej)
Przebiegi potencjałów dla próbki doszczelnionej 5% szkłem wodnym z dodatkiem MBX, suszonej podmuchem ciepłego powietrza, charakteryzują się odmiennymi przebiegami przed pomiarem krzywej katodowej i anodowej. W pierwszym przypadku potencjał oscyluje w zakresie wartości -0,6 ÷ -0,5V, w drugim rośnie od -0,7V do -0,4V.
Rys. 17. Wykres potencjał korozyjny – czas dla próbki SW5-MBX-PIEC (przed pomiarem krzywej katodowej)
Rys. 18. Wykres potencjał korozyjny – czas dla próbki SW5-MBX-PIEC (przed pomiarem krzywej anodowej)
Na wykresie potencjał korozyjny – czas przed pomiarem krzywej katodowej zilustrowane są bardzo duże oscylacje.. Obserwowane zmiany potencjału korozyjnego mogą byś wynikiem modyfikacji powłoki fosforanowej pod wpływem wnikania roztworu korozyjnego. Wartość Ekor
z rysunku 18. szybko ustabilizowała się i utrzymywała się na danym poziomie przez cały pomiar.
Poniżej w tabeli dokonano porównania potencjałów korozyjnych, ustalających się przed pomiarem krzywych polaryzacji.
Tabela 7. Zbiór potencjałów korozyjnych dla wszystkich próbek Ekor przed pomiarem krzywej
anodowej [V wg NEK]
Ekor przed pomiarem krzywej katodowej [V wg NEK]
Najwyższa wartość potencjału korozyjnego zarówno przed pomiarem krzywej katodowej jak i przed pomiarem krzywej anodowej została zarejestrowana dla próbki doszczelnionej 5% szkłem wodnym z dodatkiem taniny, suszonej podmuchem ciepłego powietrza przez 2 minuty (SW5-TAN-POW).
Dla próbki doszczelnionej 10% szkłem wodnym i taniną (SW10-TAN-POW) oraz próbek doszczelnionych 5% szkłem wodnym z dodatkiem MBX (SW5-MBX-POW, SW5-MBX-PIEC) potencjał korozyjny przed pomiarem krzywej anodowej ma najniższą wartość i wynosi ona -0,45 V względem NEK. Podczas pomiarów potencjału korozyjnego przed krzywą katodową najniższa wartość ustaliła się dla próbki doszczelnionej 5% szkłem wodnym z dodatkiem MBX, suszonej w temp 100oC przez 30 minut (SW5-MBX-PIEC).
4.2. Anodowe krzywe polaryzacji
Ze wszystkich wyników uzyskanych dla danego wariantu wybrano jedną krzywą, która była porównywana z innymi opcjami w dalszej części pracy. Przy porównaniu wyników kolorem czarnym zaznaczona jest krzywa która została wybrana do dalszych analiz. Krzywa ta przedstawia najbardziej pośredni wynik z przeprowadzonych pomiarów, jak w przypadku SW5-TAN-POW, SW5-TAN-PIEC, bądź też jest to krzywa wybrana spośród kilku o bardzo podobnym przebiegu (SW10-TAN-POW, SW10-TAN-PIEC, SW5-MBX-POW, SW5-MBX-PIEC). Niektóre krzywe anodowe zostały zarejestrowane z tzw. powrotem (w przeciwnym kierunku polaryzacji), w celu potwierdzenia wystąpienia korozji wżerowej.
Poniżej przedstawiono wykresy krzywych anodowych.
Rys. 19. Krzywe anodowe dla próbek SW5-TAN-POW
Rys. 20. Krzywe anodowe dla próbek SW5-TAN-PIEC
Rys. 21. Krzywe anodowe dla próbek SW10-TAN-POW
Rys. 22. Krzywe anodowe dla próbek SW10-TAN-PIEC
Rys. 23. Krzywe anodowe dla próbek SW5-MBX-POW
Wyższa gęstość prądu anodowego przy przebiegu powrotnym świadczy o wystąpieniu korozji wżerowej.
Rys. 24. Krzywe anodowe dla próbek SW5-MBX-PIEC
Niższe prądy przy przebiegu powrotnym (SW5-MBX-PIEC) wskazują na brak korozji wżerowej.
W przypadku próbek SW5-TAN-POW (Rys. 19.) i SW5-TAN-PIEC (Rys. 20.) otrzymano największy rozrzut rejestrowanych krzywych, wskazujący na niejednorodność badanych układów.
Natomiast w przypadku SW10-TAN-POW (Rys. 21.), SW5-MBX-PIEC (Rys 23.) i SW5-MBX-PIEC (Rys. 24.) uzyskano dwa powtarzalne przebiegi.
4.2.1. Analiza otrzymanych wyników
Krzywe które zostały wybrane do dalszych analiz przedstawiono poniżej na wspólnym wykresie.
Rys. 25. Krzywe anodowe
W tabeli poniżej zestawiono charakterystyczne punkty dla wybranych krzywych polaryzacji.
Tabela. 8. Zestawienie wyników uzyskanych dla krzywych anodowych Ekor
[V wg NEK]
Epit
[V wg NEK]
Zakres pasywny
|Epas| =Epit-Ekor
Ipas
[µA/cm2]
SW5-TAN-POW -0,20 0,21 0,41 2,3
SW5-TAN-PIEC -0,32 0,50 0,82 9,8
SW10-TAN-POW -0,45 -0,066 0,52 8,2
SW10-TAN-PIEC -0,27 -0,036 0,30 0,17
SW5-MBX-POW -0,45 -0,015 0,46 1,4
SW5-MBX-PIEC -0,45 >1,5 2,0 3,6
Parametrem określającym odporność na korozję wżerową jest zakres stanu pasywnego (różnica pomiędzy potencjałem korozyjnym Ekor i potencjałem inicjacji korozji wżerowej Epit).
Wartość gęstości prądów pasywacji, charakteryzująca odporność na korozję ogólną, była trudna do określenia, wobec czego do porównań jako wartości gęstości prądu pasywacji Ipas przyjęto średnią wartość prądu w nachylonym zakresie pasywnym. Najprawdopodobniej to nachylenie odcinka prądu pasywnego wynika z nietrwałości warstwy pasywnej. Gęstość prądu w zakresie pasywnym wzrastała ze wzrostem potencjału – tylko dla próbki SW5-MBX-PIEC otrzymano typowe plateau.
Najlepszy wynik otrzymano dla próbki doszczelnionej 5% szkłem wodnym z dodatkiem MBX, suszonej w temperaturze 100oC przez 30 minut (SW5-MBX-PIEC). Korozja wżerowa nie wystąpiła w badanym zakresie potencjałów.
Powłoką ochronna o najgorszych właściwościach okazała się powłoka doszczelniona 10% szkłem wodnym z dodatkiem taniny suszona za pomocą pieca (SW10-TAN-PIEC). Miała ona najmniejszy zakres pasywny ze wszystkich badanych powłok.
Przy porównaniu wpływu inhibitora dla próbek suszonych strumieniem ciepłego powietrza, niższą wartością gęstością prądu pasywacji wykazywała próbka z dodatkiem MBX (SW5-MBX-POW) jednak korozja wżerowa wystąpiła w tym przypadku przy niższej wartości potencjału. W przypadku próbek suszonych w piecu, lepszym dodatkiem do szkła wodnego okazał się MBX (SW5-MBX-PIEC). Próbka wykazała niższą wartość gęstości prądu pasywacji, a także nie zaobserwowano skoku potencjału charakterystycznego dla korozji wżerowej.
Badanie wpływu stężenia szkła wodnego na występowanie korozji wżerowej wykazało, że dla roztworu 5% w obu wariantach suszenia korozja wżerowa wystąpiła przy wyższych wartościach potencjałów niż dla roztworu 10%. Zaobserwowano, że w przypadku suszenia strumieniem ciepłego powietrza wartość gęstości prądu pasywacji była niższa dla roztworu 5%
szkła wodnego (SW5-TAN-POW) natomiast podczas suszenia w 100oC – dla roztworu 10% szkła wodnego (SW10-TAN-PIEC).
Występowanie korozji wżerowej nie jest jednoznacznie powiązane z suszeniem w podwyższonej temperaturze. W przypadku próbek doszczelnionych 5% szkłem wodnym i taniną suszenie w podwyższonej temperaturze (SW5-TAN-PIEC) spowodowało wzrost wartości gęstości prądu pasywacji i wystąpienie korozji wżerowej przy wyższym potencjale. Dla próbek doszczelnionych 10% szkłem wodnym i taniną (SW10-TAN-PIEC) wysoka temperatura suszenia spowodowała obniżenie prądu pasywacji, a także zmniejszenie potencjałowego zakresu stanu pasywnego. Próbka doszczelniona szkłem wodnym z dodatkiem MBX suszona w piecu (SW5-MBX-PIEC) wykazała dwukrotnie wyższą wartość gęstości prądu pasywacji w porównaniu
z próbką suszoną w strumieniu ciepłego powietrza, jednak w tym przypadku nie wystąpiła korozja wżerowa.
4.3.
Katodowe krzywe polaryzacji
Poniżej przedstawiono wykresy krzywych katodowych. Przebiegi tych krzywych nie były dokładnie analizowane w pracy.
Rys. 26. Krzywa katodowa dla próbki SW5-TAN-POW
Rys. 27. Krzywa katodowa dla próbki SW5-TAN-PIEC
Rys. 28. Krzywa katodowa dla próbki SW10-TAN-POW
Rys. 29. Krzywa katodowa dla próbki SW10-TAN-PIEC
Rys. 30. Krzywa katodowa dla próbki SW5-MBX-POW
Rys. 31. Krzywa katodowa dla próbki SW5-MBX-PIEC
Rejestrowane wykresy mają podobny przebieg. Na wszystkich występują oscylacje prądu związanego prawdopodobnie z tworzeniem i odrywaniem się pęcherzyków wodoru w porach powłoki.
Dla pomiarów krzywych katodowych sporządzono porównanie wyników gęstości prądu wydzielania wodoru przy E= -0,6 V (I1) oraz dla ΔE=Ekor - 0,3V (I2).
Tabela. 9. Zestawienie wyników uzyskanych dla krzywych katodowych
-I1 [A/cm2] -I2 [A/cm2]
SW5-TAN-POW 2 · 10-6 2 · 10-6
SW5-TAN-PIEC 6 · 10-7 9 · 10-7
SW10-TAN-POW 2 · 10-6 6 · 10-6
SW10-TAN-PIEC 2 · 10-6 1 · 10-6
SW5-MBX-POW 2 · 10-7 3 · 10-6
SW5-MBX-PIEC 2 · 10-7 3 · 10-7
Przebiegi i wartości gęstości prądu katodowego charakteryzują przebieg zjawisk zachodzących na obszarach katodowych (wydzielenia międzyfazowe). Zmniejszenie wartości gęstości prądu katodowego oznacza zmniejszenie powierzchni dostępnej dla procesu katodowego.
Przy wysokich prądach katodowych mamy do czynienia z obfitym wydzielaniem wodoru z powierzchni metalicznej w porach powłoki.
Próbka z dodatkiem MBX suszona w piecu (SW5-MBX-PIEC) charakteryzowała się najniższą wartością gęstości prądu katodowego, co oznacza najlepszą szczelność tej powłoki.
Wynik ten potwierdza wysoką odporność tej próbki na korozję wżerową. Najmniej szczelną podatna na występowanie korozji wżerowej okazała się powłoka doszczelniona 10% szkłem wodnym (SW10-TAN-POW).
4.4. Spektroskopia impedancyjna
Dokonano porównania widm impedancyjnych oraz zestawiono w tabelach wyniki, tak aby zilustrować wyraźny wpływ rodzaju inhibitora oraz suszenia, na szybkość korozji ogólnej.
Wpływ inhibitora
Niebieski- z dodatkiem MBX (SW5-MBX-POW) Czarny- z dodatkiem taniny (SW5-TAN-POW)
Rys. 32. Widmo impedancyjne porównujące próbki SW5-MBX-POW i SW5-TAN-POW
Tabela. 10. Porównanie wyników spektroskopii impedancyjnej dla próbek U3S1, U1S1 szkło wodne 5% + MBX, symetryczny, co wskazuje na występowanie dwóch nakładających się pików (przesunięcie fazowe).
Sugeruje to możliwość zastosowania modelu z dwiema stałymi czasowymi (Rys. 6.).
Wyższe wartości impedancji zmierzono dla powłoki z dodatkiem MBX.
*ponieważ wartość parametru n=0,9, przyjęto, że mamy do czynienia z pojemnością
czarny- z dodatkiem taniny (SW5-TAN-PIEC) niebieski- z dodatkiem MBX (SW5-MBX-PIEC)
Rys. 33. Widmo impedancyjne porównujące próbki SW5-MBX-PIEC i SW5-TAN-PIEC
Tabela. 11. Porównanie wyników spektroskopii impedancyjnej dla próbek U3S2, U1S2 szkło wodne 5% + MBX,
suszenie: 100oC, 30 min.
(SW5-MBX-PIEC)
szkło wodne 5% + tanina, suszenie: 100oC, 30 min.
(SW5-TAN-PIEC) modelem z rysunku 5., zaś próbkę doszczelnioną roztworem z dodatkiem taniny scharakteryzowano za pomocą dwóch stałych czasowych (Rys. 6.).
Próbka z dodatkiem MBX charakteryzowała się wyższą wartością impedancji od próbki z dodatkiem taniny.
Wpływ suszenia
Czarny- 100 stopni, 30 min. (SW5-TAN-PIEC) Niebieski - powietrze, 2 min. (SW5-TAN-POW)
Rys. 34. Widmo impedancyjne porównujące próbki SW5-TAN-PIEC i SW5-TAN-POW
Tabela. 12. Porównanie wyników spektroskopii impedancyjnej dla próbek szkło wodne 5% + tanina,
suszenie: 100oC, 30 min. (SW5-TAN-PIEC) dla próbki suszonej w 100oC oraz z jedną dla próbki suszonej za pomoca podmuchu ciepłego powietrza.
Czarny- powietrze, 2min. ( SW5-MBX-POW) Niebieski- 100 stopni, 30 min. (SW5-MBX-PIEC)
Rys. 35. Widmo impedancyjne porównujące próbki SW5-MBX-POW i SW5-MBX-PIEC
Tabela. 13. Porównanie wyników spektroskopii impedancyjnej dla próbek U3S2, U3S1 szkło wodne 5% + MBX,
suszenie: 100oC, 30 min. (SW5-MBX-PIEC)
szkło wodne 5% + MBX, suszenie: powietrzem, 2 min.
(SW5-MBX-POW)
R1 [Ohm·cm2] 21 22
Q1[F/ cm2] 0,23 · 10-5 0,20 · 10-5
n1 0,91 0,9
R2 [Ohm·cm2] 0,46 · 106 0,39 · 106
Oba przypadki zostały opisane za pomocą modelu z jedną stałą czasową, jednakże wykres dla próbki suszonej na powietrzu wskazuje na możliwość scharakteryzowania go za pomocą modelu z dwiema pętlami.
Widma impedancyjne dla tych dwóch próbek są zbliżone (co widać na wykresie Bode'go).
Czarny- powietrze, 2 min. (SW10-TAN-POW) Niebieski- 100 stopni, 30 min. (SW10-TAN-PIEC)
Rys. 36. Widmo impedancyjne porównujące próbki SW10-TAN-POW i SW10-TAN-PIEC
Tabela. 14. Porównanie wyników spektroskopii impedancyjnej dla próbek U2S2, U2S1 szkło wodne 10% + tanina,
suszenie: 100oC, 30 min.
(SW10-TAN-PIEC)
szkło wodne 10% + tanina, suszenie: powietrzem, 2 min.
(SW10-TAN-POW)
R1 [Ohm·cm2] 19 20
Q1[F/ cm2] 0, 16 · 10-5 0,32 · 10-5
n1 0,91 0,92
R2 [Ohm·cm2] 0,80 · 106 0,55 · 105
Wyższe wartości impedancji otrzymano dla powłoki suszonej w piecu.
4.4.1. Analiza otrzymanych wyników
Poniżej w tabeli zestawiono wartości rezystancji polaryzacyjnej (w przypadku powłoki SW5-TAN-PIEC – sumy rezystancji porów w powłoce i rezystancji polaryzacyjnej). Ten parametr może być uważany za wskaźnik odporności na korozję ogólną.
Tabela. 17. Wyniki pomiarów impedancyjnych 10% szkłem wodnym i taniną, suszona w podwyższonej temperaturze. Oznacza to iż próbka ta wykazuje najwyższą odpornością na korozję ogólną. Najniższą wartość oporu zaobserwowano dla próbki doszczelnionej 10% szkłem wodnym z dodatkiem taniny suszona za pomocą podmuchu ciepłego powietrza co oznacza, że posiada ona najgorsze właściwości ochronne.
Porównując wyniki różniące się rodzajem suszenia końcowego zauważono, iż suszenie w podwyższonej temperaturze powoduje wzrost oporu w dwóch przypadkach: doszczelnienia 10% szkłem wodnym z dodatkiem taniny, oraz 5% szkła wodnego z dodatkiem MBX.
Na podstawie wyników badania wpływu stężenia szkła wodnego na szybkość korozji nie można jednoznacznie stwierdzić jego wpływu dla próbek suszonych w podwyższonej temperaturze znacznie wyższą wartością rezystancji charakteryzowała się próbka doszczelniona roztworem 10%.
W przypadku próbek suszonych podmuchem ciepłego powietrza, wyższą wartość rezystancji uzyskano dla próbki doszczelniona roztworem 5% szkła wodnego.
Podczas badania wpływu inhibitora na szybkość korozji ogólnej, w przypadku suszenia za pomocą podmuchu ciepłego powietrza otrzymano wyższe wartości oporów polaryzacyjnych dla próbek z dodatkiem taniny (SW5-TAN-POW, SW5-TAN-PIEC). W przypadku próbek suszonych w podwyższonej temperaturze wyższą wartość oporu polaryzacji otrzymano dla MBX (SW5-TAN-PIEC, SW5-MBX-PIEC).
4.5. Porównanie wyników otrzymanych różnymi metodami
Na podstawie badań krzywych katodowych i anodowych można stwierdzić, że najlepszą metodą doszczelnienia jest zastosowanie dodatku MBX do próbki, a następnie suszenie jej w podwyższonej temperaturze. Otrzymana krzywa charakteryzowała się najszerszym zakresem stanu pasywnego oraz najniższą wartością gęstości prądu anodowego. Oznacza to, iż powłoka ta jest szczelna oraz odporna na korozję wżerową w szerokim zakresie potencjałów.
Tabela poniżej przedstawia porównanie wyników otrzymanych różnymi metodami.
Tabela. 18. Zestawienie wyników otrzymanych różnymi metodami Uszeregowanie próbek
Porównując wyniki z Tabeli 18. można stwierdzić dużą różnicę pomiędzy odpornością na korozję ogólną, a odpornością na korozję wżerową.
Porównując wyniki z Tabeli 18. można stwierdzić dużą różnicę pomiędzy odpornością na korozję ogólną, a odpornością na korozję wżerową.