%34تخفیف

دانلود پروژه: بررسی رفتار رویین ­شدن روی در محلول­های قلیایی با استفاده از روش­های الکتروشیمیایی

 

تعداد 110 صفحه در فایل word

 کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مواد گرایش شناسایی و انتخاب مواد

 

 

 

 

 

بررسی رفتار رویین ­شدن روی در محلول­های قلیایی با استفاده از روش­های الکتروشیمیایی

 

 

 

 

چكيده:

      در اين پژوهش تأثيرات غلظت هيدروکسيد سديم، پتانسيل تشکيل لايه رويين، غلظت يون کلر و زمان غوطه­وری بر روي رفتار الکتروشيميايي لايه رويين تشکیل‌شده بر فلز روي خالص بررسي شد. براي اين منظور، آزمون­هاي پتانسيل مدارباز،           طيف­سنجي امپدانس الکتروشيميايي، پلاريزاسيون پتانسيوديناميک و موت- شاتکي انجام شد. سطوح لايه اکسيدي تشکیل‌شده با استفاده از تصاوير ميکروسکوپ الکتروني روبشي بررسي شد. نتايج تحقيق نشان داد که با افزايش غلظت هیدروکسید سديم، پتانسيل تشکيل لايه رويين و غلظت يون کلر، سرعت خوردگي، چگالي جريان رويين شدن و غلظت   حامل­هاي بار، افزايش و مقاومت لايه رويين کاهش مي­يابد. هم­چنين، نتايج نشان داد که با افزايش زمان تشکيل لايه رويين، سرعت خوردگي، چگالي جريان رويين شدن و غلظت حامل­هاي بار کاهش و مقاومت لايه رويين افزايش مي­يابد. مشاهدات ميکروسکوپي با نتايج آزمون­هاي الکتروشيميايي در انطباق است.

واژه­های کلیدی: فلز روی، پلاريزاسيون پتانسيوديناميک، طيف­سنجي امپدانس الکتروشيميايي، آزمون موت- شاتکي.

 

 فهرست                                                                                                                             صفحه

فصل اول- مقدمه. 1

فصل دوم- مروری بر منابع. 5

2-1- تاریخچه کشف فلز روی.. 7

2-2- خواص شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی فلز روی.. 7

2-2-1- خواص شیمیایی.. 7

2-2-2- خواص فیزیکی.. 7

2-2-3- خواص مکانیکی.. 8

2-2-4- ساختار کریستالی فلز روی.. 8

2-3- کاربرد فلز روی و آلیاژهای آن.. 9

2-4- رویین شدن.. 12

2-4-1- تاریخچه بررسی پدیده رویین شدن.. 12

2-4-2- رویین شدن و تشکیل لایه سطحی در فلز روی.. 12

2-4-3- خصوصیات و شرایط رویین شدن.. 13

2-4-4- رویین شدن در محلول­های قلیایی.. 17

2-4-5- مدل­های ارائه‌شده برای رویین شدن.. 18

2-4-6- مکانیسم‌های تشکیل لایه رویین.. 26

2-4-7- شکست لایه رویین.. 30

2-5- خوردگی فلز روی در محلول قلیایی.. 32

2-5-1- تأثیر pH.. 32

2-5-2- بررسی تأثیر یون کلر بر خوردگی فلز روی.. 42

فصل سوم- مواد و روش تحقيق. 45

3-1- الکترود کار و آماده­سازي سطحي آن.. 47

3-2- سل مورد استفاده. 47

3-3- آزمون­هاي پلاريزاسيون پتانسیودینامیک… 48

3-4- آزمون طيف­سنجي امپدانس الکتروشيميايي.. 48

3-5- آزمون موت- شاتکي.. 49

3-6- تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی.. 49

فصل چهارم- نتایج و بحث.. 51

4-1- بررسی اثر غلظت­های مختلف هیدروکسید سدیم بر رفتار رویین فلز روی خالص…. 53

4-1-1- مطالعات پتانسیل مدارباز. 53

4-1-2- مطالعات پلاریزاسیون پتانسیودینامیک… 54

4-1-3- مطالعات طیف­سنجی امپدانس الکتروشیمیایی.. 55

4-1-4- مدل­سازی طیف­های امپدانس…. 59

4-1-5- آزمون موت- شاتکی.. 62

4-2- بررسی تأثیر پتانسیل تشکیل لایه بر خواص الکتروشیمیایی فلز روی خالص…. 65

4-2-1- مطالعات پلاریزاسیون پتانسیودینامیک… 65

4-2-2- مطالعات طیف­سنجی امپدانس الکتروشیمیایی.. 66

4-2-3- مدل­سازی طیف­های امپدانس…. 70

4-2-4- آزمون موت- شاتکی.. 73

4-3- بررسی اثر غلظت­های مختلف یون کلر بر رفتار رویین فلز روی خالص…. 75

4-3-1- مطالعات پتانسیل مدارباز. 75

4-3-2- مطالعات پلاریزاسیون پتانسیودینامیک… 75

4-3-3- مطالعات طیف­سنجی امپدانس الکتروشیمیایی.. 77

4-3-4- مدل­سازی طیف­های امپدانس…. 81

4-3-5- آزمون موت- شاتکی.. 84

4-4- بررسی اثر زمان­های غوطه­وری مختلف بر رفتار رویین فلز روی خالص…. 86

4-4-1- مطالعات پلاریزاسیون پتانسیودینامیک… 86

4-4-2- مطالعات طیف­سنجی امپدانس الکتروشیمیایی.. 88

4-4-3- مدل­سازی طیف­های امپدانس…. 93

4-4-4- آزمون موت- شاتکی.. 95

فصل پنجم- نتیجه­گیری. 99

منابع و مراجع. 103

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست اشکال                                                                                                صفحه

شکل 2-1- ساختار هگزاگونال فشرده مربوط به فلز روی. 9

شکل 2-2- کاهش پوشش در 25/2 سال برای فولاد گالوانیزه 10

شکل 2-3- تأثیر میزان آلومینیوم بر خوردگی پوشش Zn-Al 11

شکل 2-4- شمایی از نمودار پتانسیل- جریان. 14

شکل 2-5- نمودار تعادلی پتانسیل- pH برای سیستم روی- آب در 25 درجه سانتی­گراد 15

شکل 2-6- نمودار پتانسیل- pH برای سیستم روی- آب- کربنات در 25 درجه سانتی­گراد 16

شکل 2-7- نمودار پتانسیل- جریان محاسبه شده بر روی الکترود دیسک چرخان فلز روی. 17

شکل 2-8- شمايي از تغييرات انرژي براي حرکت کاتيون از طريق لايه رويين. 19

شکل 2-9- شمايي از مکانيزم تعويض جا براي رشد لايه رويين روي سطح فلز 21

شکل 2-10- واکنشهاي توليد و نابودي عيوب سطحي مطابق با مدل عيوب نقطه­اي. 24

شکل 2-11- شمایی توضیحی از لایه تشکیل شده بر سطح الکترود روی. 28

شکل 2-12- شمایی از مراحل پیدایش لایه آندی اکسید روی. 29

شکل 2-13- شمایی از فرآیند ارائه شده به همراه رویین شدن آندی روی در محلول قلیایی. 30

شکل 2-14- تأثیر آنیون­های مختلف بر رفتار آندی روی. 31

شکل 2-15- نمودار پلاریزاسیون روی در محلول هیدروکسید سدیم در pH 12 و 13. 32

شکل 2-16- نمایش فرآیندهای اتفاق افتاده در سیستم روی- اکسید متراکم- لایه رسوبی. 33

شکل 2-17- تصویر میکروسکوپ الکترونی از مقطع عرضی اکسید­های روی. 34

شکل 2-18- نمودار ترومودینامیکی برای سیستم روی- آب.. 35

شکل 2-19- نمودار پلاریزاسیون روی در محلول 1/0 مولار کلرید سدیم در pH­­ مختلف.. 36

شکل 2-20- کاهش وزن فولاد گالوانیزه تحت مقادیر مختلف pH. 37

شکل 2-21- طیف XRD از لایه زنگ در محلول SRL حاوی 6/0 مولار کلرید سدیم. 38

شکل 2-22- تغییر 1/Rp فولاد گالوانیزه pH در محلول SRL حاوی 6/0 مولار کلرید سدیم. 39

شکل 2-23- تغییر  Rct و Rf فولاد گالوانیزه در محلول SRL حاوی 6/0 مولار کلرید سدیم. 39

شکل 2-24- پتانسیل مدار باز روی در محلول 5/0 مولار هیدروکسید سدیم. 40

شکل 2-25- نمودار پلاریزاسیون آندی برای روی در محلول 5/0 مولار هیدروکسید سدیم. 41

شکل 2-26- مورفولوژی سطحی روی در نقاط مختلف نمودار پلاریزاسیون آندی. 41

شکل 2-27- نمودار پلاریزاسیون آندی برای روی در محلول 5/0 مولار هیدروکسید سدیم 42

شکل 3-1- تصویر سل استاندارد سه الكترودي. 47

شکل 3-2- دستگاه پتانسيواستات / گالوانواستات autolab µ. 48

شکل 3-3- تصویر نرم­افزار NOVA. 49

شکل 4-1- نمودار تغییرات پتانسیل مدار باز فلز روی در غلظت­های مختلف هیدروکسید سدیم. 53

شکل 4-2- منحنی پلاریزاسیون پتانسیودینامیک روی در غلظت­های مختلف هیدروکسید سدیم. 54

شکل 4-4- منحنی نایکوئیست فلز روی در غلظت­های مختلف هیدروکسید سدیم. 56

شکل 4-4- منحنی بد فلز روی در غلظت­های مختلف هیدروکسید سدیم. 56

شکل 4-5- منحنی بد- فاز فلز روی در غلظت­های مختلف هیدروکسید سدیم. 57

شکل 4-6- تبدیل کرامرز- کرونیگ (K-K) در محلول 01/0 مولار هیدروکسید سدیم. 58

شکل 4-7- تبدیل کرامرز- کرونیگ (K-K) در محلول 03/0 مولار هیدروکسید سدیم. 58

شکل 4-8- تبدیل کرامرز- کرونیگ (K-K) در محلول 06/0 مولار هیدروکسید سدیم. 59

شکل 4-9- تبدیل کرامرز- کرونیگ (K-K) در محلول 1/0 مولار هیدروکسید سدیم. 5959

شکل 4-10- مدار معادل استفاده شده جهت مدل­سازی. 60

شکل 4-11- مقادیر مقاومت لایه رویین در غلظت­های مختلف هیدروکسید سدیم. 61

شکل 4-12- مقادیر ظرفیت لایه رویین در غلظت­های مختلف هیدروکسید سدیم. 61

شکل 4-13- مقادیر ضخامت لایه رویین در غلظت­های مختلف هیدروکسید سدیم. 62

شکل 4-14- منحنی موت- شاتکی لایه رویین در غلظت­های مختلف هیدروکسید سدیم. 63

شکل 4-15- مقادیر چگالی دهنده­های الکترونی در غلظت­های مختلف هیدروکسید سدیم. 64

شکل 4-16- تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی در غلظت­های مختلف هیدروکسید سدیم. 65

شکل 4-17- نمودار پلاریزاسیون روی خالص در محلول 01/0 مولار هیدروکسید سدیم. 66

شکل 4-18- منحنی نایکوئیست فلز روی در پتانسیل­های تشکیل مختلف.. 66

شکل 4-19- منحنی بد فلز روی در پتانسیل­های تشکیل مختلف.. 67

شکل 4-20- منحنی بد- فاز فلز روی در پتانسیل­های تشکیل مختلف.. 67

شکل 4-21- تبدیل کرامرز- کرونیگ (K-K) در پتانسیل تشکیل 1/0 ولت.. 68

شکل 4-22- تبدیل کرامرز- کرونیگ (K-K) در پتانسیل تشکیل 3/0 ولت.. 68

شکل 4-23- تبدیل کرامرز- کرونیگ (K-K) در پتانسیل تشکیل 5/0 ولت.. 69

شکل 4-24- تبدیل کرامرز- کرونیگ (K-K) در پتانسیل تشکیل 7/0 ولت.. 69

شکل 4-25- تبدیل کرامرز- کرونیگ (K-K) در پتانسیل تشکیل 9/0 ولت.. 70

شکل 4-26- مدار معادل استفاده شده جهت مدل­سازی. 70

شکل 4-27- مقادیر مقاومت لایه رویین در پتانسیل­های تشکیل مختلف.. 71

شکل 4-28- مقادیر ظرفیت لایه رویین در پتانسیل­های تشکیل مختلف.. 72

شکل 4-29- مقادیر ضخامت لایه رویین در پتانسیل­های تشکیل مختلف.. 72

شکل 4-30- منحنی موت- شاتکی لایه رویین در پتانسیل­های تشکیل مختلف.. 73

شکل 4-31- مقادیر چگالی دهنده­های الکترونی در پتانسیل­های تشکیل مختلف.. 74

شکل 4-32- نمودار تغییرات پتانسیل مدار باز فلز روی در غلظت­های مختلف کلرید سدیم. 75

شکل 4-33- منحنی پلاریزاسیون پتانسیودینامیک فلز روی در غلظت­های مختلف کلرید سدیم. 76

شکل 4-34- منحنی نایکوئیست فلز روی در غلظت­های مختلف کلرید سدیم. 77

شکل 4-35- منحنی بد فلز روی در غلظت­های مختلف کلرید سدیم. 78

شکل 4-36- منحنی بد- فاز فلز روی در غلظت­های مختلف کلرید سدیم. 78

شکل 4-37- تبدیل کرامرز- کرونیگ (K-K) در غلظت 0001/0 مولار کلرید سدیم. 79

شکل 4-38- تبدیل کرامرز- کرونیگ (K-K) در غلظت 0003/0 مولار کلرید سدیم. 80

شکل 4-39- تبدیل کرامرز- کرونیگ (K-K) در غلظت 0005/0 مولار کلرید سدیم. 80

شکل 4-40- تبدیل کرامرز- کرونیگ (K-K) در غلظت 001/0 مولار کلرید سدیم. 81

شکل 4-41- مدار معادل استفاده شده جهت مدل­سازی. 81

شکل 4-42- مقادیر مقاومت لایه رویین در غلظت­های مختلف کلرید سدیم. 82

شکل 4-43- مقادیر ظرفیت لایه رویین در غلظت­های مختلف کلرید سدیم. 83

شکل 4-44- مقادیر ضخامت لایه رویین در غلظت­های مختلف کلرید سدیم. 83

شکل 4-45- منحنی موت- شاتکی لایه رویین در غلظت­های مختلف کلرید سدیم. 84

شکل 4-46- مقادیر چگالی دهنده­های الکترونی در غلظت­های مختلف کلرید سدیم. 85

شکل 4-47- تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی در غلظت­های مختلف کلرید سدیم. 86

شکل 4-48- منحنی پلاریزاسیون پتانسیودینامیک فلز روی در زمان­های غوطه­وری مختلف.. 87

شکل 4-49- منحنی نایکوئیست فلز روی در زمان­های غوطه­وری مختلف.. 88

شکل 4-50- منحنی بد فلز روی در زمان­های غوطه­وری مختلف.. 89

شکل 4-51- منحنی بد- فاز فلز روی در زمان­های غوطه­وری مختلف.. 89

شکل 4-52- تبدیل کرامرز- کرونیگ (K-K) در زمان غوطه­وری 1 ساعت.. 90

شکل 4-53- تبدیل کرامرز- کرونیگ (K-K) در زمان غوطه­وری 3 ساعت.. 91

شکل 4-54- تبدیل کرامرز- کرونیگ (K-K) در زمان غوطه­وری 6 ساعت.. 91

شکل 4-55- تبدیل کرامرز- کرونیگ (K-K) در زمان غوطه­وری 9 ساعت.. 92

شکل 4-56- تبدیل کرامرز- کرونیگ (K-K) در زمان غوطه­وری 12 ساعت.. 92

شکل 4-57- مدار معادل استفاده شده جهت مدل­سازی. 93

شکل 4-58- مقادیر مقاومت لایه رویین در زمان­های غوطه­وری مختلف.. 94

شکل 4-59- مقادیر ظرفیت لایه رویین در زمان­های غوطه­وری مختلف.. 94

شکل 4-60- مقادیر ضخامت لایه رویین در زمان­های غوطه­وری مختلف.. 95

شکل 4-61- منحنی موت- شاتکی لایه رویین در زمان­های غوطه­وری مختلف.. 96

شکل 4-62- مقادیر چگالی دهنده­های الکترونی در زمان­های غوطه­وری مختلف.. 96

شکل 4-63- تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی در زمان­های غوطه­وری مختلف.. 97

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول                                                                                              صفحه

جدول 2-1- پتانسیل اضافه رویین شدن، پتانسیل شکست، و چگالی جریان رویین شدن الکترود روی در محلول­های مختلف   13

جدول2-2- واکنش­های رخ داده طی پلاریزاسیون آندی فلز روی در محلول­های قلیایی. 18

جدول 4-1- نتایج حاصل از منحنی­های پلاریزاسیون در غلظت­های مختلف هیدروکسید سدیم. 55

جدول 4-2- مقادیر المان­های به­دست آمده از مدل­سازی در غلظت­های مختلف هیدروکسید سدیم. 60

جدول 4-3- مقادیر المان­های به­دست آمده از مدل­سازی در پتانسیل­های تشکیل مختلف.. 71

جدول 4-4- نتایج حاصل از منحنی­های پلاریزاسیون در غلظت­های مختلف کلرید سدیم. 76

جدول 4-5- مقادیر المان­های به­دست آمده از مدل­سازی در غلظت­های مختلف کلرید سدیم. 82

جدول 4-6- نتایج حاصل از منحنی­های پلاریزاسیون در زمان­های غوطه­وری مختلف.. 87

جدول 4-7- مقادیر المان­های به­دست آمده از مدل­سازی در زمان­های تشکیل مختلف.. 93

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo