بررسی مکانیسم شکست - پایداری سطحی بین لایه-تیتانیوم با خلوص بالا و پوشش MMO

بررسی مکانیسم شکست - پایداری سطحی بین لایه{0}}تیتانیوم با خلوص بالا و پوشش MMO

چکیده:این مقاله بر پایه علم مواد پشت-وعده عمر طولانی نوارهای توری آند تیتانیوم تمرکز دارد و تجزیه و تحلیلی عمیق از ریشه‌های خرابی سیستم کامپوزیتی "زیر لایه تیتانیوم - پوشش اکسید فلز مخلوط (MMO)" تحت فشارهای الکتروشیمیایی طولانی مدت ارائه می‌کند. این استدلال می کند که گلوگاه واقعی طول عمر مصرف یکنواخت خود پوشش نیست، بلکه خرابی سطحی و تخریب موضعی ناشی از عیوب{4}}ریز است.

1. قول غیرفعال زیرلایه تیتانیوم با خلوص{{1} و محدودیت های آن
روبان های مش آند تیتانیوم محافظ کاتدی از تیتانیوم خالص صنعتی (به عنوان مثال TA1) به عنوان بستر استفاده می کنند. مزیت اصلی آن در تشکیل یک فیلم غیرفعال دی اکسید تیتانیوم (TiO2) متراکم بر روی سطح آن نهفته است. این فیلم نرخ انحلال بسیار پایینی را در پنجره پتانسیل آند طراحی‌شده نشان می‌دهد، که مبنای نظری اسکلت «صفر-مصرف را تشکیل می‌دهد. با این حال، این حالت غیرفعال به شدت وابسته است-. در محیط‌های خشن خاص حاوی یون‌های فلوراید یا غلظت‌های بالای اسیدهای احیاکننده، این لایه غیرفعال می‌تواند به صورت موضعی شکسته شود. خطر رایج‌تر این است که وقتی پوشش دارای ترک‌های ریز یا منافذ است، نفوذ الکترولیت می‌تواند منجر به تشکیل یک لایه TiO2 ضخیم‌تر،{11}}با امپدانس بالاتر در سطح مشترک پوشش/ بستر در مقایسه با لایه غیرفعال توده‌ای شود که منجر به افزایش شدید مقاومت موضعی و انسداد جریان می‌شود.

2. پوشش MMO "تضعیف سایت فعال" در مقابل "مصرف انبوه"
داده‌های نرخ مصرف بسیار پایین پوشش‌های MMO (به عنوان مثال، IrO2-Ta2O5)، که اغلب به عنوان 1-10 میلی‌گرم در سال ذکر می‌شود، اغلب برای نشان دادن عمر بسیار طولانی آنها استفاده می‌شود. با این حال، شکست واقعی اغلب به عنوان کاهش تدریجی عملکرد به جای فرسودگی فیزیکی پوشش ظاهر می شود. مکانیسم های تخریب در درجه اول عبارتند از:

غیرفعال سازی انتخابی سایت های فعال:در محیط های تحت سلطه واکنش تکامل اکسیژن (به عنوان مثال، خاک، آب شیرین)، اجزای فعال در پوشش ممکن است تحت تغییر فاز قرار گیرند یا با واسطه های واکنش خاص ترکیب شوند، که منجر به کاهش آهسته در فعالیت الکتروکاتالیستی می شود.

تغییرات در ریزساختار پوشش:پلاریزاسیون الکتروشیمیایی طولانی مدت ممکن است باعث شود شبکه ریز{1} ذاتی درون پوشش گسترش یابد یا باعث تبلور فازهای نیمه آمورف شود و در نتیجه سطح واقعی و خواص انتقال بار آن را تغییر دهد.

اثر پوشش آلودگی:در شیمی های پیچیده آب، ترکیبات کلسیم، منیزیم، سیلیکون و غیره ممکن است بر روی سطح پوشش رسوب کرده و رسوب کنند و از نظر فیزیکی رابط واکنشی را مسدود کنند.

3. خرابی رابط: مخرب ترین حالت
بحرانی ترین حالت شکست در سطح مشترک بین بستر تیتانیوم و پوشش MMO رخ می دهد. اگر الکترولیت به دلیل ناهمگنی پوشش، سوراخ های پین یا آسیب مکانیکی به طور موضعی به بستر تیتانیوم برسد، یک لایه غیرفعال{1}}امپدانس بالا در آن نقطه تشکیل می شود. خروجی جریان از این ناحیه مجبور به توقف می شود و نواحی مجاور را بیش از حد بارگذاری می کند و یک چرخه معیوب ایجاد می کند که شکست کلی را تسریع می کند. این نوع خرابی موضعی و بالقوه ناگهانی است و پیش‌بینی با استفاده از مدل‌های نرخ مصرف متوسط ​​را دشوار می‌کند.

نتیجه گیری:بنابراین، ارزیابی طول عمر روبان‌های مش آند تیتانیوم نمی‌تواند صرفاً بر داده‌های میانگین میزان مصرف از شرایط ایده‌آل تکیه کند. فرآیند ساخت مواد (حصول اطمینان از یک پوشش متراکم و بدون نقص)، تطابق دقیق با محیط کاربرد (جلوگیری از شرایطی که فیلم غیرفعال را بی‌ثبات می‌کند)، و اجتناب از اضافه بارهای عملیاتی (جلوگیری از گرمای بیش از حد موضعی و استرس) هستند.سه عامل کلیدی در حصول اطمینان از دستیابی آنها به عمر مفید مورد نظرشان.