dl.iran-mavad.comdl.iran-mavad.com/pdf95/E.McCafferty trans chapter14_iran-mavad.com.pdf · (14 -1 ﻪﻟﺎﺴﻣ).دروآ ﺖﺳد ﻪﺑ .دﺮﻛ ﻪﺒﺳﺎﺤﻣ 21 ﻪﻄﺑار

هب انم خدا

Translatedby:S.Honarbakhsh M.Scinmetallurgy/HakimSabzavariUniversity

Material&MetallurgyEngineeringDepartment

امپدانس جريان متناوب

از كتاب مقدمه اي بر علم خوردگي 14ترجمه فصل

E.McCafferty

www.Iran-mavad.com مرجع دانشجويان و مهندسين مواد



مقدمه

روشهاي الكتروشيميايي كه تاكنون مورد بررسي قرار گرفتند مربوط به جريان مستقيم بود ،اما در اين بخش

امپدانس جريان متناوب روش .تكنيك قدرتمندي را معرفي مينماييم كه مربوط به جريان متناوب مي باشد

استفاده ميشده رينگشجهت اندازه گيري جريان متناوب از پل 1980جديدي نيست و تا قبل از سال

است اما استفاده از اين پل مستلزم اين بود كه جهت اندازه گيري مقاومت يا خازن موازي ،پل را بصورت

بود و با ظهور اين عمل وقت گير و خسته كننده دستي باالنس نماييم تا پل به حالت نول برسد انجام

ي از مهمترين روشهاي الكتروشيميايي تبديل به يك ACتجهيزات پيشرفته و فناوري جديد، روش امپدانس

.گشت

فلز،اليه اكسيد و خوردگي پوششهاي آلي استفاده فراواني /از اين روش جهت مطالعات فصل مشترك محلول

.ميشود

به سيستم الكترو ) AC )10‐20Mvاساسا، اين روش عبارتست از اعمال يك سيگنال بسار كوچك جريان

.از آنناشي شيميايي و اندازه گيري پاسخ

يك حالت پايدار تم اعمال گردد،در اثر اختالل ايجاد شده سيستم به سهنگاميكه يك چنين سيگنالي به سي

.گفته ميشود) τ(به مدت زمان الزم جهت رسيدن به حالت جديد ثابت زماني جديد خواهد رسيد كه

مدت زمان آسايش نيز گفته ميشود كه متناسب است است با جهت گيري دوقطبي ها نسبت به τ گاهي به

.ميدان متناوب ايجاد شده

:پديده آسايش




جي اين دو ردر غياب ميدان خا ،)مثل آب(هاي دو قطبي دائمي باشد كنيد كه مايعات حاوي مولكلفرض

اما در حضور ميدان ) a.10‐14شكل (ايندقطبي ها به صورت اتفاقي و در تمام جهات جهت گيري مينم

كه در راستاي ميدان اعمال شده قرار نمايند مايلند به گونه اي جهت گيري ها الكتريكي دو قطبي

چنانچه ميدان اعمال شده يك ميدان متناوب باشد،مولكولهاي آب نيز در پاسخ ). b,c 10‐14شكل .(گيرند

چرخش اين دو قطبي ها نميتواند اما . جهت گيري خواهند بودبه تغييرات جهت ميدان دائما در حال تغيير

ن غيير جهت ميدان و پاسخ سيستم به آكامال با تغييرات جهت ميدان هماهنگ باشد و مدت زماني بين ت

.تاخير به وجود خواهد آمد،كه به آن پديده آسايش گفته ميشود

ميدان الكتريكي خود باعث ايجاد دو وجود نداشته باشد ،حضورچنانچه در محيط،دو قطبي هاي دائمي

آسايشقطبي هاي القايي در سيستم خواهد گرديد وسپس اين دو قطبي ها همانند قبل باعث ايجاد پديده

.خواهند شد

چراكه سيستم در هر ). EIS(، طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي نيز ناميده ميشودACروش امپدانس

همانطور كه بعدا خواهيم ديد در .فركانس ويژه،نسبت به اختالل ايجاد شده پاسخ خاصي از خود بروز ميدهد

EIS نمودار بخش موهومي امپدانس بر حسب لگاريتم فركانس، حاوي يك يا چند پيك است و از اين نظر

.شبيه به ساير اقسام نمودارهاي طيف سنجي ميباشد

14- 1شكل

.معرفي گرديده اند 14- 1انواع طيف سنجي و فركانس مشخصه هركدام در جدول

14-1جدول

:در يك سيستم الكتروشيميايي، مدت زمان آسايش بر حسب ثانيه از رابطه زير به دست مي آيد




1رابطه

تست از امپدانس ،عبار. است )بر حسب فاراد(خازن Cو ) بر حسب اهم( سيستم مقاومت Rدر اين رابطه،

:مقاومت به عبور جريان متناوب و از رابطه زير محاسبه ميشود

2رابطه

.بعدا نشان خواهيم داد كه هر دو جزء مقاومت و خازن نيز داراي امپدانس ميباشند

------------------

.بر حسب ثانيه به دست مي آيد RCنشان دهيد كه واحد . 14-1مثال

: حل

RC = ohms ×

يا

RC = ohms ×

:داريم E=I.Rسپس با استفاده از

volts = (amps) (ohms)

و بنابر اين

=

:در نهايت خواهيم داشت




RC=ohms . .seconds

يا

RC = seconds

_________

:تجهيزات آزمايشگاهي

دستگاه شامل يك سل .اين سيستم را در يك نمودار كلي به تصوير كشيده استتجهيزات 14- 2شكل

و يك كامپيوتر جهت كنترل آزمايش و ) FRA(الكتروشيميايي، مولد فركانس، دستگاه آناليز پاسخ فركانس

قلب سيستم .ثبت داده بوده و پتانسيل الكترود كاري عموما توسط دستگاه پتانسيو استات كنترل ميشود

FRA امپدانس .ميباشد و نقش آن اندازه گيري قسمت موهومي و حقيقي امپدانس تاسAC معموال در

با توجه به اين بازه اندازه گيري ميشود اما ) سيكل بر ثانيه( HZ 100000‐0.01محدوده فركانس

.كاربردهاي مختلف قابل تغيير است

14- 2شكل

ACاعداد مختلط و آناليز مدار

لذا ابتدا ويژگي اين اعداد را مورد بررسي .سط اعداد مختلط انجام ميشودالكتريكي تو عموما آناليز مدارهاي

:a,bعدد 2تشكيل شده است از Zعدد مختلط . قرار ميدهيم

3رابطه

j=√ قسمت aعدد ). اشتباه گرفته نشود) جريان( iبه اين دليل انتخاب شده است كه با نماد jنماد ( 1

عدد ). هر دوي اين اعداد ميتوانند اعدادي حقيقي باشند.(ناميده ميشود قسمت موهومي bحقيقي و عدد




با فاصله آن از zرا ميتوان در صفحه مختلط به صورت زير نمايش داد و قدر مطلق عدد مختلط zمختلط

:بنابر اين.مبدا مختصات تعريف ميگردد

14-3شكل

4رابطه

|به مقدار قدر مطلق با توجه به اتحاد اويلر براي يك متغير .نيز گفته ميشود zگاهي اوقات مدول |

:مختلط داريم

5رابطه

ولتاژ جريان متناوب به .از اين رابطه ميتوان جهت تعريف پارامترها در آناليز مدارهاي الكتريكي استفاده نمود

:صورت يك موج سينوسي يا كسينوسي است و داريم

6رابطه

E0 ،دامنه ولتاژt زمان وω=2πf فركانس زاويه اي وf فركانس سيگنالAC 5با توجه به رابطه .است

:داريم

7رابطه

:استخراج نمايم 7جهت به دست آوردن ولتاژ بايستي جزء حقيقي را از رابطه

8رابطه

:به طريق مشابه جريان نيز به فرم مختلط زير بيان مي گردد

9رابطه




)δ تاژ و جريان هردو به صورت اعداد مختلط مي باشند،امپدانس آنجا كه ولاز ) زاويه اختالف فاز استz به

:فرم زير تعريف ميگردد

10رابطه

:برابر با خود مقاومت است Rامپدانس يك مقاومت .حاصل اين عبارت نيز يك عدد مختلط است

11رابطه

:يك عدد موهومي است Cاما امپدانس خازن

12رابطه

امپدانس در حالتهاي موازي و سري از همان . بيان شده است Lدر ضميمه 12رابطهمراحل به دست آمدن

.قوانين مربوط به مقاومتهاي الكتريكي تبعيت ميكند

محلول/فصل مشترك فلز

اين .محلول بحث نموديم/در خصوص مدار معادل براي مدل فصل مشترك فلز) 3-14(شكل 13در فصل

همانطور كه ميدانيد اين مدار شامل اليه دوگانه الكتريكي .شده استنشان داده 14- 4مدار مجددا در شكل

در اين . (قرار گرفته است ) مقاومت به انتقال بار(كه به موازات مقاومت پالريزاسيون است

مدار شامل اين دو جزء به با مقاومت . )راجع به آن بحث شد 7فصل همان مفهومي را دارد كه در فصل

.قرار گرفته است به صورت سري ، بين نوك الكترود مرجع و اليه دوگانه الكتريكي محلول

14- 4شكل

آناليز امپدانس




ميان نقاط امپدانس 12و11با توجه به روابط . را آناليز نماييم 14- 4امپدانس مدار شكل حال ميتوانيم

:عبارتست از 2و1

13رابطه

يا

14رابطه

:عبارتست از 3و1ميان نقاط سپس امپدانس

15رابطه

:ضرب كنيم خواهيم داشت (jωRpCdl – 1) چنانچه صورت و مخرج اين كسر را در عبارت

16رابطه

:به فرم مختلط زير است zبا توجه به اينكه امپدانس

17رابطه

:امپدانس از روابط زير به دست خواهد آمد "zو موهومي 'zجزء حقيقي

18رابطه

19رابطه

:رابطه اخير خواهيم داشت2و تركيب ωبا حذف

20رابطه




+Rs(، معادله نيم دايره اي به مركز 20رابطه .نشان داده شده است 14-5است و در شكل ) 0,

در قله اين نيم دايره از رابطه زير به ωمقدار . قطع مي نمايد و Rsرا در دو نقطه 'zاين نيم دايره محور

:دست مي آيد

21رابطه

14- 5شكل

0=را مي توان از رابطه "

مي توان Rpسپس با داشتن ) . 14-1مساله .(به دست آورد

.محاسبه كرد 21را از رابطه

به نامهاي نمودار 14- 5نمودار شكل .مي آيند به دست 14- 5از شكل ,Rp Rs,پارامتر 3در نتيجه

.كل معروف مي باشد-، نمودار نايكوئيست و نمودار كلآرگاندصفحه مختلط، دياگرام

براي اين كار . را از روش ديگري نيز محاسبه نمود براي ما مشخص باشد، ميتوان Rpچنانچه مقدار

بر حسب 'zنمودار خطي "

:و پارامتر به صورت زير استرابطه اين د.را رسم مينماييم

22رابطه

نحوه به دست آمدن اين رابطه به عنوان تمرين در .است Rsو عرض از مبدا آن شيب اين نمودار

.به خواننده واگذار شده است 14-2مساله

:ساير روشهاي رسم داده هاي امپدانس




يكي از معايب نمودار هاي نايكوئيست اينست كه اطالعات مربوط به فركانس از آن به دست نمي آيد،به

در آن به ماكزيمم "zعبارت ديگر توزيع فركانس در طول قوس نيم دايره يكنواخت نبوده و فركانسي كه

يك فصل مشترك با براي 14- 6اين عيب در شكل . مقدار خود ميرسد با داده هاي واقعي مطابقت ندارد

Rp=1000 Ω, Rs=100 Ω,Cdl=10 μF/cm .نشان داده شده است 2

14-6شكل

در نظر Ω.cmبيان شود،مقاومت نيز برحسب μF/cm2الزم بذكر است هرگاه ظرفيت خازن با واحد (

)در انتهاي فصل مراجعه كنيد 14-4و14- 3به مسائل .(گرفته ميشود

|logمي باشد كه در آن ) bode(امپدانس،منحني بد يكي ديگر از روشهاي نمايش داده هاي بر حسب |

logω مقدار قدر مطلق .رسم ميگرددz به صورت زير است:

23رابطه

:خواهيم داشت 23و19و18لذا از تركيب روابط

24رابطه

14- 7شكل

عث در اين نمودار،مقاومت ها با. است رسم شده 14-7در شكل 14- 6منحني بد مربوط به داده هاي شكل

براي مقادير كوچك 24با توجه به رابطه .ايجاد خطوط افقي و خازن منجر به ايجاد خطوط مورب مي گردد

ω داريم:

٢۵رابطه




: ωوبراي مقادير بزرگ

٢۶رابطه

قسمتي از ) .Mضميمه (از قاعده هوپيتال استفاده نموده ايم 26الزم بذكر است براي به دست آوردن رابطه

)14-5مساله .(ميباشد 1‐نمودار كه در اثر حضور خازن به وجود آمده است داراي شيبي برابر با

كه در ωبر حسب "Zيا 'Zروشهاي ديگري نيز جهت رسم داده هاي امپدانس وجود دارد از جمله رسم

.نشان داده شده است 14-4براي مدار معادل شكل 14-8شكل

:از رابطه زير محاسبه ميشود δ.رسم نمود ωرا ميتوان بر حسب δتالف فاز همچنين زاويه اخ

27رابطه

.البته منحني بد نسبت به اين منحني ها كاربرد بيشتري دارد

14- 8شكل

14- 9شكل

:ثابت زماني چندگانه و اثر نفوذ

چندين ثابت ممكن است در يك سيستم الكتروشيميايي،بيش از يك پديده آسايش رخ داده و در نتيجه

در يك چنين حالتي،نمودار نايكوئيست حاوي بيش از يك نيم دايره است كه در شكل .زماني داشته باشيم

) سه خط افقي(ثابت زماني داشته و منحني بد آن داراي دو پله 2اين نمودار . نشان داده شده است 14- 9

.است

:اشد كه تحت كنترل نفوذ هستندعالوه بر اين سيستم الكتروشيميايي ممكن است داراي اجزايي ب




28رابطه

б اثر مربوط به نفوذ در فركانسهاي پايين ظاهر ميشود و در نمودار نايكوئيست به .رسانايي الكتريكي است

)14- 10شكل .(ميسازد ديده ميشود 450صورت خط مستقيمي كه با محور حقيقي زاويه

)14- 6مساله . (مشاهده ميگردد 0.5‐همچنين اثر نفوذ در منحني بد بصورت خطي مورب با شيب

نشان داده شده اصالح گرديده و يك جزء 14-11در چنين حالتي، مدار معادل به صورتي كه در شكل

.امپدانس وربرگ نيز به آن اضافه ميشود

14-10شكل

14-11شكل

كرونيگ-تبديالت كرامرز

يك سري معادالت انتگرالي هستند كه قسمت حقيقي امپدانس را به قسمت موهومي آن K‐K تبديالت

نوع عمده آن به صورت زير 2اين تبديالت به صورتهاي مختلفي وجود دارند اما . تبديل مينمايند و بالعكس

:مي باشند

29رابطه

30رابطه

:رابطه مفيد ديگري نيز در اين زمينه وجود دارد




31رابطه

:به فرم زير نوشته خواهد شد 31، رابطه14-8شكل ،مانند يك تابع متقارن بود Z"(ω)چنانچه

32رابطه

:را به صورت چند جمله اي زير نوشت Z"(ω (چنانچه بتوان

33رابطه

را به نحوي به دست مي آوريم كه تنها از Rpبراحتي صورت خواهد گرفت و لذا 32انتگرالگيري از رابطه

:جزء موهومي امپدانس استفاده كرديم

به دست آوردو سپس ωبر حسب "Zرا ميتوان به صورت مستقل و با برازش منحني Rpبه عبارت ديگر

'Z",Zمقدار حاصل از آنرا با مقدار به دست آمده از منحني هاي نايكوئيست و بد كه در آنها از هردو جزء

.استفاده شده است مقايسه نمود

كاربرد در بازدارنده هاي خوردگي

14-12شكل .مثالهاي كاربردي در اين زمينه ،بازدارندگي از خوردگي آهن در محيط اسيدي است يكي از

منحني بد آهن را در محلول هوازدايي شده يك موالر اسيد كلريدريك در دو حالت حاوي بازدارنده و بدون

بازدارنده اي كه در اين مثال از آن استفاده شده است،يك مولكول بيولوژيكي به نام .نده نشان ميدهدبازدار

همانطور كه در نمودار .نشان داده شده است 14- 13آيروباكتين ميباشد و ساختار شيميايي آن در شكل




ديديم،با افزايش 7فصل در چنانچه .ميگردد Rpديده ميشود افزودن بازدارنده باعث افزايش مقدار 12-14

Rp سرعت خوردگي كاهش ميابد چراكه اين دو پارامتر به صورت زير با هم ارتباط دارند:

34رابطه

به اين ترتيب با دانستن شيبهاي تافل آندي و كاتدي ). است Rpبرابر با τبراي مقادير كوچك عبارت (

)14-8مساله .(ميتوان سرعت خوردگي را محاسبه كرد

نشان داده شده است و همانطور كه مالحظه 14- 14منحني نايكوئيست براي مثال ذكر شده در شكل

.با افزودن بازدارنده افزايش يافته است Rpميشود

ن شكل وجود دارد اينست كه منحني نايكوئيست يك نيم دايره كامل نيست بلكه نيم نكته مهمي كه در اي

كردهبه عبارت ديگر اين نيم دايره حالت افتادگي پيدا .دايره اي است كه مركز آن زير محور حقيقي قرار دارد

ش يك در اين حالت،مقادير زمان آساي.كل گفته ميشود-به يك چنين منحني نايكوئيستي منحني كل.است

كه در اثر توزيع مقادير ظرفيت خواهند داشت ) τ)τ0=RP.Cdlتوزيع نرمال در اطراف محتمل ترين مقدار

.به وجود آمده اند Cdlخازن در اطراف يك مقدار مركزي

14- 12شكل

14-13شكل

:لذا در حالت جديد خواهيم داشت

35رابطه

αبراي رفتار ايده آل(مقدار اين ضريب بين صفر.ضريب تصحيح بوده و نمايانگر انحراف از مقدار واقعي است (

14-15در شكل u,vرا ميتوان با اندازه گيري وتر قوس هاي مختلف مثل αو Cdlمقادير .تا يك ميباشد




را در هر فركانس محاسبه مينماييم و سپس با استفاده از رابطه زير براي اين كار ابتدا نسبت .تعيين نمود

Cdl ميكنيمرا محاسبه:

36رابطه

.موجود است Nنحوه به دست آمدن اين رابطه در ضميمه

14-14شكل

14-15شكل

:از اين رابطه محاسبه ميگردد Cdlمقدار

37رابطه

l وs بترتيب عرض از مبدا و شيب منحنيlog برحسبlogω ميباشند.

موالر آيروباكتين 3x10‐3اين منحني را براي آهن در محلول يك موالر اسيد كلريدريك حاوي 14- 16شكل

ميباشند لذا μF/cm2 56و μF/cm2 89قبل و بعد از افزودن بازدارنده به ترتيب Cdlمقادير .نشان ميدهد

نيز گفته شد ظرفيت اليه دوگانه الكتريكي به واسطه جذب بازدارنده كاهش يافته 12همانطور كه در فصل

.بدست مي آيد α=0.14 لذااست α-1=-0.86برابر با 14- 16شيب منحني شكل . است

-همچنين مقاومت پالريزاسيون همين سيستم در مقادير مختلف بازدارنده با استفاده از تبديالت كرامرز

همانطور كه .شده است نشان داده 14- 2محاسبه گرديده و نتايج آن در جدول ) 31-34روابط (كرونيگ

نحني بد مطابقت مالحظه ميشود داده هاي به دست آمده از اين تبديالت و داده هاي به دست آمده از م

.زيادي با يكديگر دارند




14-16رابطه

14-2جدول

پوششهاي آلي

در اين .تعيين ميزان مقاومت پوششهاي آلي در محيطهاي آبي است ACيكي از مهمترين كابردهاي امپدانس

:جهت بررسي چند پديده استفاده ميشود ACراستا از روش امپدانس

داخل پوششبررسي نفوذ آب و يونهاي مهاجم به .1

فلز و گزارش رفتار خوردگي و تغير مشخصات /تعيين مدار معادل الكتريكي براي سيستم پوشش .2

اجزاء سيستم

در محلول را جزء اولين افرادي هستند كه تغييرات خازن و مقاومت پوشش فلزات Leidheiserكندينگ و

قاومت پلي بوتادئين افزايش و مبا گذشت زمان ظرفيت خازني پوشش .بررسي نموده اند) 0.5M NaCl(آبي

بحث شد 13البته همانطور كه در فصل .(نها به داخل پوشش نفوذ مينمايندآن كاهش ميابد چراكه آب و يو

سرعت انتقال آب به مراتب بيشتر از سرعت انتقال يونهاي كلرايد مي باشد لذا نفوذ آب سهم بيشتري در

جذب آب باعث تغيير ثابت دي الكتريك پوشش گشته و به طور عمده ميتوان گفت .) تخريب پوشش دارد

.لذا ظرفيت خازن نيز افزايش ميابد

38رابطه

به عنوان مثال ميتوان به مطالعات بيروانگن و .ضخامت پوشش است lسطح و Aثابت دي الكتريك خالء ،

|آنها قدر مطلق . همكارانش اشاره نمود لف حاوي آستري براي پوششهاي مخت Hz 0.012 را در فركانس |

پوشش محافظ در اين .نشان داده شده است 14- 17نتايج اين تحقيقات در شكل و ترسيم نموده اند... و




|در حاليكه . هفته است 110پس از گذشت 109Ω-108فركانس چيزي حدود براي پوشش ضعيفتر |

.افت پيدا ميكند 103Ωهفته به 40تا20بوده و پس از گذشت تنها Ω 10حدود

|لذا ميتوان نتيجه گرفت كه مقدار .همين رفتار براي پوششهاي آلكيد و اپوكسي نيز مشاهده شده است |

.در فركانسهاي پايين نمادي از مقاومت پوشش ميباشد

فلز /پوشش/همانطور كه گفته شد، ميتوانيم از مدار معادل جهت تفسير رفتار خوردگي سيستم محلول

14-18البا در سيستمهاي حاوي پوشش پليمري استفاده ميشود در شكل مدار معادلي كه غ.استفاده كنيم

.نشان داده شده است

14-17شكل

14-18شكل

:اجزاء اين مدار عبارتند از

CC:ظرفيت خازني پوشش

Cdl :ظرفيت خازن موجود در فصل مشترك فلز و محلول

Rp:مقاومت پالريزاسيون در فصل مشترك فلز و محلول

Rcp: پوششمقاومت حفرات

RS:مقاومت محلول

Rcp يك پارامتر مهم است چراكه حاوي اطالعاتي در خصوص تضعيف خواص حفاظتي پوشش مي باشد.




جزء حقيقي و موهومي امپدانس كل اين مدار پس از انجام يك سري عمليات رياضي به صورت زير به دست

:مي آيد

39رابطه

40رابطه

|يتوان م 23رابطه و رابطه 2با استفاده از اين را محاسبه نمود و پس از اين كار خواهيم ديد |

14-19شكل

:رسم گرديده است داريم 14- 18در شكل باال كه جهت ارزيابي اجزاء مدار شكل

RS=108Ω ,RCP=10

4Ω,Cdl=2.5x10‐11

CC نشان داده شده است محاسبه ميگردد 14- 2نيز به صورتي كه در شكل.

-----------

ميباشد را محاسبه 4كه داراي ثابت دي الكتريك 35μmظرفيت خازني پوششي با ضخامت .14-2مثال

.نماييد

:حل




:همانطور كه ميدانيم ظرفيت خازن با صفحات موازي از رابطه زير محاسبه ميشود

:ميباشد لذا داريم 8.85x10‐14ثابت دي الكتريك هوا

------------

|,"Z',Zميتوان با استفاده از ساير روابط 1Ω=و CCبا داشتن بنابراين .را محاسبه نمود |

RPچنانچه تخريب زيادي در پوشش رخ داده و فعاليت الكترو شيميايي در سطح زيرين آن شروع شده باشد،

بواسطه جذب آب افزايش ميابد چراكه جذب آب باعث افزايش CCاما .افزايش ميابد Cdlكاهش و RCPو

.مقدار ثابت دي الكتريك پوشش ميگردد

همانطور كه .نشان داده شده است 14-19در شكل Cdl و CC وRSوRCP و RP نتايج مربوط به محاسبه

.مشاهده ميشود تخريب پوشش باعث انتقال منحني بد به سمت پايين ميگردد

سير رفتار خوردگي پوشش و مقايسه به فركانسهاي پايين در اين منحني ميتوان جهت تف از اطالعات مربوط

را در اختيار ما قرار RCP+RPدر اين فركانس مقدار منحني ن در سه حالت مختلف استفاده نمود،چراكهآ

البته همانطور كه ميدانيد در اين .است) RP(و مقاومت پالريزاسيون ) RCP(ميدهد كه معرف خواص پوشش

كوچك است از آن صرف نظر شده RCP+RPنيز حضور دارد اما از آنجاكه مقدار آن در مقايسه با RSفركانس

.است




روز غوطه وري در محلول حاوي 9پوشش مختلف اپوكسي بعد از 3منحني بد براي 14-20شكل

8.5Mm(NH4)2SO4+26mMNaCl توجه به اين منحني پوشش اپوكسي در حالت با.را نشان ميدهد

electro‐coat داراي بيشترين مقاومت به خوردگي است هم چنين اين نمودار دقيقا شبيه نموداري است

.ديده شد 14- 19كه در شكل

14-20شكل

14-21شكل

عمليات سطحي و اليه اكسيدي

آنودايزينگ آلياژهاي آلومينيوم به همچنين براي مطالعه اليه هاي اكسيدي بخصوص acتكنيك امپدانس

اكسيدي موجود بر سطح آلومينيوم آنودايز به طور خالصه در خصوص ساختار فيلم ،9در فصل .كار ميرود

- 21شكل .(اليه آندي،شامل يك اليه محافظ دروني و يك اليه متخلخل بيروني است.صحبت نموديمشده

گرفتن در آب داغ يا محلول هاي آبي نظير دي كرومات اليه متخلخل بيروني ميتواند با قرار ). 9-22و14

ه اين مدار اجزاء تشكيل دهند.نشان داده شده است14- 21مدار معادل اين سيستم در شكل .درزگيري شود

و هم شامل پارامترهاي مربوط به اليه متخلخل خارجي ) Rb,Cb(هم شامل پارامترهاي مربوط به اليه دروني

).RPO,CPO(است

:ميباشدحقيقي و موهومي امپدانس كل اين مدار به صورت زيرمقادير

41رابطه

42رابطه

|,پس از به دست آوردن :خواهيم داشت|




43رابطه

44رابطه

14-22شكل

منحني بد اين سيستم است كه توسط مانسفلد و كنديگ مورد تحقيق قرار گرفته مربوط به 14-22شكل

از طرف .اين منحني وابسته به مقدار پارامترهاي آن ميباشد همانطور كه قبال هم ديديم شكل ظاهري.است

ديگر در اين تست مقداري از اطالعات منحني در منطقه خارج از محدوده فركانس آزمايشگاهي قرار گرفته

حالت درزگيري 2در را آنودايز شده با اسيد سولفوريك 2024منحني بد آلياژ الومينيوم 14-23شكل .است

همانطور كه انتظار ميرود،درزگيري اليه اكسيدي باعث .ت و درزگيري نشده نشان ميدهدكروما شده با دي

|افزايش .ميگردد |

:را به صورت زير تعريف نموده اند Dجهت مقايسه تاثير شرايط درزگيري مانسفلد و كنديگ فاكتور تخريب

۴۵رابطه

١۴-٢٣شکل

١۴-٣جدول

|اين فاكتور بيانگر تغييرات در فركانسهاي پايين به صورت تابعي از زمان غوطه وري در الكتروليت |

|.(است |چنانچه اليه اكسيدي دچار تخريب شود .) امپدانس در لحظه ابتداي غوطه وري است| با |

اما اگر اليه اكسيدي نسبت به خوردگي مقاومت نمايد، .افزايش ميابد Dگذشت زمان كاهش يافته و لذا

اندازه گيري شده توسط مانسفلد و كنديگ براي Dمقادير 14- 3جدول.نزديك به صفر است فاكتور تخريب

آنودايز شده با اسيد كروميك يا اسيد 6061آلياژ آلومينيوم.را نشان ميدهد آلياژ مختلف آلومينيوم3

روز غوطه وري،در برابر خوردگي مقاومت ميكند در حاليكه درزگيري 7سولفوريك حتي پس از گذشت




حالت آنودايز شده با اسيد سولفوريك مؤثر واقع ميشود ولي در حالت آنودايز شده با تنها در Al2024ردن ك

نيز درزگيري تاثير گذار Al7075براي آلياژ .اسيد كروميك بر مقاومت به خوردگي بي تاثير است

آلومينيوم محسوب ي آلياژهاي چنين مطالعاتي،ابزاري قوي جهت كنترل كيفيت در عمليات سطح.است

.دميشو

مالحظات نهايي

همانطور كه ديده شد استفاده زيادي از مدار معادل امپدانس جهت بررسي خوردگي در حضور بازدارنده

با استفاده از اين مدارها ميتوان برآورد بسيار خوبي از خواص .ها،پوششها و عمليات سطحي صورت ميگيرد

ه مدارهاي پيشنهادي براي سيستمها قابل تغيير نيز هستند اما البت.شيمي فيزيك سيستمها به دست آورد

ماداميكه يك مدار ساده پاسخگوي جزئيات مورد نظر ما باشد نيازي به پيچيده تر كردن آن و استفاده از

.ساير مدارها نمي باشد

اين .نمود ميتوان از آن در آزمايشگاههاي خوردگي استفاده كه تكنيكي مدرن و قدرتمند است acامپدانس

اين .دستگاهها به صورت كامل توسط كامپيوتر كنترل شده و نرم افزارآناليز داده هاي آن نيز موجود است

تكنيك پاسخگوي مشكالت موجود در بررسي سيستمهاي خوردگي،بازدارنده ها،فصل مشترك

.آنودايزينگ،عمليات سطحي و رفتار خوردگي پوششهاي آلي استفلز،/سطح


Documents

dl.iran-mavad.comdl.iran-mavad.com/pdf95/E.McCafferty trans chapter14_iran-mavad.com.pdf · (14 -1 ﻪﻟﺎﺴﻣ).دروآ ﺖﺳد ﻪﺑ .دﺮﻛ ﻪﺒﺳﺎﺤﻣ 21 ﻪﻄﺑار