مطالعه طیف امپدانس الکتروشیمیایی برای بررسی رفتار خوردگی پوشش PVD روی فولاد در محلول NaCl 5/0 مولار: قسمت ۲. تفسیر EIS رفتار خوردگی

An electrochemical impedance spectroscopy study of the corrosion behaviour of PVD coated steels in 0.5 N NaCl aqueous solution: Part II. EIS interpretation of corrosion behaviour

چکیده

در بخش اول این تحقیق، مدار معادل طیف امپدانس الکتروشیمیایی برای بررسی رفتار خوردگی پوشش PVD روی فولاد در محلول NaCl 5/0 مولار تعیین شد. در این مقاله (قسمت۲) طیف EIS چنین پوششی با استفاده از مدار معادل مربوطه مدلسازی شد. پارامترهای مدار به مشخصات دی الکتریک، میکروساختار فولادها و پوشش سخت PVD وابسته است. تغییر تخلخل پوشش و خوردگی موضعی با گذشت زمان غوطه وری از روی اختلاف پتانسیل خوردگی بین فولاد و پوشش PVD (ΔEcorr) و مقاومت پلاریزاسیون (Rp) تعیین می شود که خود این داده ها نیز از روی مدلسازی EIS با مدار معادل به دست آمده اند.

علاوه بر این، نرخ نفوذ واکنش گرها (مثل اکسیژن) از میان عیوب (مانند حفرات) با وارد کردن امپدانس نفوذی W و O به مدار معادل EIS مطالعه شد. مشخص شد که استفاده از امپدانس W و O به ویژگی های کریستالیت پوشش PVD مربوط می شود. امپدانس واربورگ W بیشتر برای کریستالیت های ستونی مناسب است؛ این درحالی است که امپدانس نفوذی کتانژانت هیپربولیک O مناسب مطالعه‌ی ساختارهای هم محور است. در نهایت، بررسی چشمی، SEM و تکنیک الکترود مرجع روبشی برای مشاهده‌ی پیشرفت خوردگی پوشش PVD روی فولاد به کار گرفته شد تا نتایج EIS اثبات گردد.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

In Part I, of this work the equivalent circuits for electrochemical impedance spectroscopy (EIS) modelling of PVD coated steels in 0.5 N NaCl solution were established. In this paper, Part II, the EIS spectra of such coated systems are modelled using the equivalent circuits. The circuit parameters obtained are correlated with the dielectric characteristics, and microstructure of steels and PVD hard coatings. Coating porosity and localised corrosion with exposure time have also been determined using the corrosion potential difference (DEcorr) between mild steel and PVD coatings and polarisation resistance Rp, which was obtained through EIS modelling using equivalent circuits.

In addition, diffusion rates of the reactants (e.g. oxygen) through permeable defects (e.g. pores) are studied by introducing the diffusion impedances W and O in EIS modelling. It has been found that the usage of impedances W and O is closely related to the crystallite features of PVD coatings. Warburg impedance (W ) is most suitable for columnar crystallites, while the co-tangent-hyperbolic diffusion impedance (O) is best for the equiaxed crystallite structure. Finally, visual inspection, SEM examination, and the scanning reference electrode technique were employed to observe the corrosion progress of PVD coated steels with immersion time, in order to validate the EIS interpretation.