इमेजिंग धातु पर जंग-पेंट इंटरफ़ेस समय का उपयोग उड़ान माध्यमिक आयन मास स्पेक्ट्रोमेट्री
Summary
समय की उड़ान माध्यमिक आयन मास स्पेक्ट्रोमेट्री के लिए हवा के संपर्क में एक नमूना के साथ तुलना में एक नमक समाधान करने के लिए उजागर किया जा रहा है के बाद एक एल्यूमीनियम मिश्र धातु के धातु पेंट इंटरफेस पर रासायनिक मानचित्रण और संक्षारण आकारिकी प्रदर्शन करने के लिए लागू किया जाता है.
Abstract
जंग पेंट और एल्यूमीनियम पर विकसित (अल) धातु-पेंट एक एल्यूमीनियम मिश्र धातु के इंटरफेस समय का उपयोग कर का विश्लेषण किया है उड़ान माध्यमिक आयन मास स्पेक्ट्रोमेट्री (ToF-SIMS), illustrating कि SIMS एक उपयुक्त तकनीक पर रासायनिक वितरण का अध्ययन करने के लिए है धातु-पेंट इंटरफेस । चित्रित अल मिश्र धातु कूपन एक नमक समाधान में डूबे या केवल हवा के संपर्क में हैं । SIMS रासायनिक मानचित्रण और अंतरफलक के 2D आणविक इमेजिंग प्रदान करता है, संक्षारण धातु पेंट इंटरफेस और रासायनिक के मानचित्रण के बाद में गठित उत्पादों की आकृति विज्ञान के प्रत्यक्ष दृश्य की अनुमति देता है । इस विधि की प्रायोगिक प्रक्रिया के लिए तकनीकी विवरण प्रदान करने के लिए इसी तरह के अनुसंधान की सुविधा और नुकसान है कि इस तरह के प्रयोगों के दौरान सामना किया जा सकता है को उजागर करने के लिए प्रस्तुत किया है ।
Introduction
अल मिश्र ऐसे समुद्री प्रौद्योगिकी या सैंय मोटर वाहन के रूप में इंजीनियरिंग संरचनाओं में व्यापक आवेदन किया है, उनके उच्च शक्ति के लिए वजन अनुपात, उत्कृष्ट formability, और जंग के लिए प्रतिरोध के कारण । हालांकि, अल मिश्र धातुओं के स्थानीय जंग अभी भी एक आम घटना है जो उनके दीर्घकालिक विश्वसनीयता, स्थायित्व को प्रभावित करता है, और विभिंन पर्यावरण की स्थिति में अखंडता1। पेंट कोटिंग जंग को रोकने के लिए सबसे आम का मतलब है । धातु और रंग कोटिंग के बीच इंटरफेस में विकसित जंग के उदाहरण जंग की रोकथाम के लिए उपयुक्त उपाय निर्धारित करने में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं ।
अल मिश्र धातुओं की जंग कई अलग रास्ते के माध्यम से जगह ले सकता है । एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी/ऊर्जा-dispersive एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (SEM/EDX) जंग की जांच में दो आमतौर पर लागू सतह microscopy तकनीकों हैं । XPS मौलिक मानचित्रण प्रदान कर सकते हैं, लेकिन सतह रासायनिक जानकारी2,3के एक holist आणविक दृश्य नहीं है, जबकि SEM/
ToF-SIMS उच्च द्रव्यमान सटीकता और पार्श्व संकल्प के साथ रासायनिक मानचित्रण के लिए एक और सतह उपकरण है । यह पता लगाने की एक कम सीमा है (LOD) और धातु पेंट अंतरफलक पर गठित जंग प्रजातियों के वितरण का खुलासा करने में सक्षम है । आमतौर पर, SIMS जन संकल्प 5000-15000 तक पहुंच सकते हैं, समदाबी आयन4का अंतर करने के लिए पर्याप्त । इसके submicron स्थानिक संकल्प के साथ, ToF-SIMS रासायनिक छवि और धातु पेंट इंटरफेस विशेषताएं कर सकते हैं । यह न केवल रूपात्मक जानकारी प्रदान करता है, लेकिन यह भी सतह के शीर्ष कुछ नैनोमीटर पर आणविक जंग प्रजातियों के पार्श्व वितरण । ToF-SIMS XPS और SEM/EDX के लिए पूरक जानकारी प्रदान करता है ।
की क्षमता का प्रदर्शन ToF-SIMS सतह में चरित्र चित्रण और जंग अंतरफलक के इमेजिंग, दो चित्रित अल मिश्र धातु (७०७५) कूपन, एक हवा के संपर्क में केवल एक और एक नमक समाधान के लिए, विश्लेषण कर रहे है (चित्रा 1 और चित्रा 2) । धातु पर जंग व्यवहार को समझना-पेंट खारा हालत को उजागर अंतरफलक के लिए एक समुद्री पर्यावरण में अल मिश्र धातु के प्रदर्शन को समझने के लिए महत्वपूर्ण है, उदाहरण के लिए । यह ज्ञात है कि अल के गठन (OH)3 समुद्री जल5के लिए है अल जोखिम के दौरान होता है, लेकिन अल जंग का अध्ययन अभी भी जंग और कोटिंग इंटरफेस के व्यापक आणविक पहचान का अभाव है । इस अध्ययन में अल ऑक्साइड्स (जैसे, अल3ओ5–) और ऑक्सीहाइड्रॉक्साइड प्रजाति (जैसे, अल3ओ6एच2–) सहित अल (OH)3के टुकड़े देखे और पहचाने जाते हैं । SIMS मास स्पेक्ट्रा की तुलना (चित्रा 3) और आणविक छवियों (चित्रा 4) के नकारात्मक आयनों अल3ओ5– और अल3हे6एच2– आणविक प्रदान धातु नमक समाधान के पेंट अंतरफलक-अल मिश्र धातु कूपन का इलाज पर गठित जंग उत्पादों के सबूत । SIMS धातु-पेंट इंटरफेस है, जो अल मिश्र में सतह के उपचार की प्रभावकारिता पर प्रकाश डाला मदद कर सकते है पर होने वाली जटिल रसायन को स्पष्ट करने की संभावना प्रदान करता है । इस विस्तृत प्रोटोकॉल में, हम धातु की जांच में इस प्रभावी दृष्टिकोण प्रदर्शन-पेंट अंतरफलक जंग अनुसंधान में नए चिकित्सकों की मदद ToF-SIMS का उपयोग कर ।
Protocol
Representative Results
Discussion
ToF-SIMS दो scintillators के बीच उड़ान के अपने समय के अनुसार आयनों differentiates । स्थलाकृति या नमूना खुरदरापन विभिन्न प्रारंभिक स्थितियों से आयनों की उड़ान के समय को प्रभावित करता है, जो आमतौर पर चोटियों की एक बढ़ी हुई चौड़?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम के QuickStarter प्रशांत नॉर्थवेस्ट राष्ट्रीय प्रयोगशाला (PNNL) द्वारा समर्थित कार्यक्रम द्वारा वित्त पोषित किया गया । PNNL अमेरिका डो के लिए Battelle द्वारा संचालित है । यह कार्य PNNL में जैविक विज्ञान सुविधा (BSF) में स्थित IONTOF ToF-SIMS वी, का उपयोग कर किया गया था । JY और एक्स वाई यू भी वायुमंडलीय विज्ञान & ग्लोबल चेंज (ASGC) प्रभाग और भौतिक और कंप्यूटेशनल विज्ञान निदेशालय (PCSD) से PNNL में समर्थन स्वीकार किया
Materials
| 0.05 µm Colloidal Silica polishing Solution | LECO | 812-121-300 | Final polishing solution |
| 1 µm polishing solution | Pace Technologies | PC-1001-GLB | Water based polishing solution |
| 15 µm polishing solution | Pace Technologies | PC-1015-GLBR | Water based polishing solution |
| 3 µm polishing solution | Pace Technologies | PC-1003-GLG | Water based polishing solution |
| 6 µm polishing solution | Pace Technologies | PC-1006-GLY | Water based polishing solution |
| Balance | Mettler Toledo | 11106015 | It is used for measuring the chemicals. |
| Epothin 2 epoxy hardener | Buehler | 20-3442-064 | Used for casting sample mounts |
| Epothin 2 epoxy resin | Buehler | 20-3440-128 | Used for casting sample mounts |
| Fast protein liquid chromatography (FPLC) conductivity sensor | Amersham | AKTA FPLC | Used to measure the conductivity of the salt solution. |
| Final B pad | Allied | 90-150-235 | Used for 1 µm and 0.05 µm polishing steps |
| KCl | Sigma-Aldrich | P9333 | Used to make the salt solution. |
| Low speed saw | Buehler Isomet | 11-1280-160 | Used to cut the Al coupons that are fixed in the epoxy resin. |
| MgCl2 | Sigma-Aldrich | 63042 | Used to make the salt solution. |
| MgSO4 | Sigma-Aldrich | M7506 | It is used to make the salt solution. |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S7653 | It is used to make the salt solution. |
| NaOH | Sigma-Aldrich | 306576 | It is used for adjusting pH of the salt solution. |
| Paint | Rust-Oleum | 245217 | Universal General Purpose Gloss Black Hammered Spray Paint. It is used to spray on the Al coupons. |
| Pan-W polishing pad | LECO | 809-505 | Used for 15, 6, and 3 µm polishing steps |
| pH meter | Fisher Scientific | 13-636-AP72 | It is used for measuring the pH of the salt solution. |
| Pipette | Thermo Fisher | Scientific | Range: 10 to 1,000 µL |
| Pipette tip 1 | Neptune | 2112.96.BS | 1,000 µL |
| Pipette tip 2 | Rainin | 17001865 | 20 µL |
| Silicon carbide paper | LECO | 810-251-PRM | Grinding paper, 240 grit |
| Sputter coater | Cressington | 108 sputter coater | It is used for coating the sample. |
| Tegramin-30 Semi-automatic polisher | Struers | 6036127 | Coarse/fine polishing/grinding |
| ToF-SIMS | IONTOF GmbH, Münster, Germany | ToF-SIMS V, equipped with Bi liquid metal ion gun and flood gun | It is used to acquire mass spectra and images of a specimen. |
| Vibromet 2 vibratory polisher | Buehler | 67-1635-160 | Final polishing step |
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