이 작품은 미국 국립 과학 재단 부여 DMR-1455108 및 CMMI 1663098에 의해 지원 되었다.

주의: 모든 관련 재료 안전 데이터 시트 (MSDS) 사용 하기 전에 참조 하십시오. 프로토콜에 사용 되는 몇몇 화학 제품 독성이 있다. 공학적 통제 (증기 두건) 및 개인 보호 장비 (안전 안경, 장갑, 랩 코트, 전장 바지 및 폐쇄 발가락 신발)의 사용을 포함 하 여 실험을 수행할 때 모든 적절 한 안전 관행을 사용 하십시오. CNC (컴퓨터 수치 제어) 기계는 숙련 된 직원에 의해 운영 해야 합니다. 소산 "위험,이 지역에서 소산 사용"을 알리는 표시와 식별 되는 증기 두건 내부 처리 합니다 또는 이와 유사한.
1. 샘플 준비
참고: tribocorrosion 테스트 이전 샘플의 적절 한 표면 처리는 수행된 테스트의 좋은 신뢰성을 보장 하 고 테스트 반복성 향상에 중요 한. 이 프로토콜, 상용 알 3003 합금에서에서 (시: 0.1, Fe: 0.4, Cu: 0.08, 미네소타: 1.1 wt.% 알 균형) 예를 들어 사용 됩니다.
<ol><li>대량 금속 샘플 준비<ol>
<li>(이 알 라고 함)으로 받은 알 3003 합금 여러 1.5 × 2 cm2 쿠폰 CNC 기계를 사용 하 여 잘라.</li>
		<li>기계적으로 모래 숫자 (#180, 240, 400, 600, 및 1200) 증가 함께 샌드 페이퍼를 사용 하 여 샘플 표면의 1 개의 측을 갈기.<ol>
<li>30 #180 샌드 페이퍼를 사용 하 여 샘플을 갈기 한 임의의 방향 따라 s.</li>
			<li>90˚ 샘플을 회전 하 고 #240 샌드 페이퍼를 사용 하 여 이전 단계에서 처음 선을 완전히 제거 될 때까지 갈아. 이 검사를 원조 하는 광학 현미경을 사용 합니다.</li>
			<li>샘플 회전 절차를 반복 하 고 연 삭 종이를 이동 합니다. 이전 단계에서 어떤 오염 든 지 제거 하는 물에서 샘플 표면 청소 단계 사이 부드러운 브러쉬를 사용 합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>연 삭, 후 샘플 표면에 마이크로 화이버 천으로 패드 연마 정지 (1 µ m, 0.3 µ m, 0.05 µ m) 높은 점도의 다른 크기를 사용 하 여 폴란드어. 다른 피복 패드를 사용 하 여 각 복합 크기에 대 한.<ol>
<li>부 ~ 1 µ m 알루미늄 서 스 펜 션의 1 온스 (10-30% 알 루미나, 0.6-1% 실리 카 유리, 70-90% 물) 깨끗 한 헝겊 패드. 한 방향으로 샘플을 폴란드어 또는 이전 단계에서 처음 선을 제거까지 '8' ('0'의 모양을 그리기 방지)의 모양을 그립니다.</li>
			<li>현 탁 액을 연마 하는 0.3, 0.05 µ m에 대 한 반복 (10-30% 알 루미나, 0.6-1% 실리 카 유리, 70-90% 물) 거울에 도달까지 마무리.</li>
		</ol>
</li>
		<li>이온된 (DI) 물 40 mL를 비 커에 세련 된 견본을 놓고 어떤 표면 입자를 제거 하려면 1-2 분에 대 한 초음파 세탁 기술자에서 비 커를 배치 합니다. 압축된 가스를 사용 하 여 완전히 건조 한 표면. 그림 1a 는 광택된 알 샘플 한 닦지 않는 대 의 예를 보여줍니다.</li>
		<li>5cm 길이, 컷 ~ 1-2 m m 직경 전기 와이어 및 멀리 지구는 보호용 플라스틱 커버 (~ 길이 1 cm) 노출 내부 공기를 Cu 와이어 양쪽 끝에.</li>
		<li>전기 전도성 테이프 또는 전도성 에폭시를 사용 하 여 샘플의 뒷면 (닦지 않는 쪽)에 철사의 한쪽 끝을 연결 합니다. 전도성 에폭시를 사용 하 여 완전 한 치료까지 제조업체의 권장 사항을 따르십시오.</li>
		<li>전기 정지에서 래커를 사용 하 여 페인트는 ~ 세련 된 측면과 샘플의 완전 한 뒷면에 1 × 1 cm2 창. 다시 측면에 대 한 노출된 Cu 와이어 위에 페인트.</li>
		<li>실험 하기 전에 적어도 24 h에 대 한 환기가 증기 두건에서 완전히 페인트 샘플을 건조. 그림 1b 작업 부식 및 tribocorrosion 테스트를 위한 전극으로 사용 되는 페인트 대량 샘플의 예가 나와 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>박막 시료 준비 참고: 금속 박막 유리, Si 웨이퍼, 물리적 증기 증 착 electrodeposition 등 비 평형 처리 기술을 사용 하 여 다른 금속판 등 평면 기판에 사용할 수 있습니다 tribocorrosion 적절 한 후 테스트 준비입니다. 여기 마 그 네트 론 스퍼터 링 알-미네소타 Si 기판에 박막 샘플 입금 예를 들어 중요 한 단계를 설명 하는 데 사용 됩니다.<ol>
<li>1:50 시 웨이퍼 (100 m m 직경) 폴란드어 소산 물 솔루션 2 분 모든 표면 산화 층 제거.</li>
		<li>95% 에탄올과 Si 웨이퍼를 청소. 그리고 압축 공기 건조는 마 그 네트 론 스퍼터 링 기계 진공 챔버에 직접 전송 합니다.</li>
		<li>스퍼터 링 기계 5 mTorr 아르곤 분위기 (99.99%)180 W 입력된 전력에서 작동 합니다. 성장 한 ~ 2-3 µ m 두께 알-20 %Mn 영화 (이 하 알 박막 라고도 함)에서 스퍼터 링 시스템에 알-미네소타 대상을 사용 하 여.</li>
		<li>스핀 코트 긍정적인 감광의 얇은 보호 층 (~ 10 mL를 100 mL Si 웨이퍼에 대 한) 시의 입금에 웨이퍼 및 여러 1.5 × 2 cm2 쿠폰으로 주사위.</li>
		<li>완전히 제거 하는 보호 층을 1 분 동안 아세톤에 절단된 샘플을 담가. 알코올에 의해 그것을 헹 구 고 마지막으로 압축 공기에 의해 건조.</li>
		<li>1.1.5-전기 연결 및 tribocorrosion 테스트용 샘플 표면 페인트 1.1.8 단계 따릅니다. 그림 1 c 페인트 박막 샘플의 예가 나와 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Tribocorrosion 테스트
<ol><li>Tribocorrosion 기계 설치<ol>
<li>그림 2a와 같이 범용 기계 테스터 (UMT)에 설치 된 사용자 지정 설계 된 부식 셀을 사용 하 여 tribocorrosion 테스트를 수행 합니다. 그림 2b와 같이 설치를 테스트 하는 tribocorrosion의 회로도 사용 합니다. 그림 3 UMT 회전 무대에 설치 된 사용자 지정 설계 된 부식 셀을 보여 줍니다. 힘 감지 해상도 50 µN 이며 대 한 50만 로드 5-500 미네소타와 10-1000 N의 범위를 각각.</li>
		<li>전기 화학 측정 2 x 10-17 앰프 현재 해상도 1014 Ω 입력된 임피던스를 사용 하 여.</li>
	</ol></li>
	<li>Tribocorrosion 속도 측정 원리<ol>
<li>ASTM G119 표준2에 따르면 tribocorrosion 저항 측정 어디 총 재료 손실 T = C0 + W0 + S (자세한 내용은 소개 참조).<ol>
<li>Potentiodynamic 테스트에서 부식 속도 C0 를 측정 합니다.</li>
			<li>Tribocorrosion 테스트에서 음극 분극 동안 순수한 마모 속도 W0 를 측정 합니다. 공에 디스크 구성을 몇 가지 n 미네소타의 부하 범위에서 상호 기계적 마모를 부과 하는 알 루미나 볼을 사용 하 여 적용</li>
			<li>얇은 필름 샘플에 대 한 적절 한 정상적인 부하를 선택 합니다. 이렇게 예금 된 샘플 두께 진정한 대량 물자 행동을 닮은 만큼 큰 플라스틱 개 악 최고 표면 내 국한 하면. 이러한 추정은 헤르츠 접촉 이론12를 사용 하 여 만들 수 있습니다.</li>
			<li>OCP에서 tribocorrosion 테스트에서 tribocorrosion 속도 T를 측정 합니다.</li>
			<li>위의 측정 및 방정식 1에서 S 시너지 효과 계산 합니다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
	<li>부식 속도 C0 potentiodynamic (PD)에서 측정 테스트<ol>
<li>(즉, 대량 또는 박막 금속 견본 분석에서) 작업 전극 준비. 뒤에 95% 에탄올, 아세톤과 금속 표면 청소.</li>
		<li>모든 부식 실행 전에 부식 셀 청소. 가정용 세제로 셀 스크럽 하 고 수돗물으로 철저히 씻어. 3 번이이 단계를 반복 합니다.</li>
		<li>3 번 드 이온된 수 (DI) 물 수돗물에 잠재적인 오염 물질을 제거로 부식 셀 린스.</li>
		<li>부식 셀에 95% 에탄올 100ml를 부 어 하 고 모든 내부 표면에 연결할 주변에 소용돌이. 에탄올에 밖으로 부 어과 3 번이이 단계를 반복.</li>
		<li>모든 에탄올을 완전히 증발 수 있도록 30 분 동안 증기 두건에서 부식 셀을 둡니다.</li>
		<li>깨끗 하 고 건조 부식 셀을 실행 하는 부식에 대 한 사용 될 전해질으로 그것을 씻어. 각 린스에 대 한 부식 셀 전해질의 40 mL와를이 절차를 반복 3 회. 이 프로토콜에 대 한 린스 3.5 wt % (0.6 M), pH ≈ 7 염화 나트륨 수 용액 부식 셀 (즉, 시뮬레이션 해 수).</li>
		<li>린스, 다음 부식 셀 전해질 반응에 대 한 준비의 40 mL 채워 놓습니다.</li>
		<li>3 전극 구성 설치. 알 샘플, 표준 Ag/AgCl, 및 활성화 티타늄 메쉬 작업, 기준, 및 카운터 전극으로 각각 사용 합니다.</li>
		<li>작업 전극 중앙 부식 셀의 아래쪽에 놓고 슈퍼 접착제를 사용 하 여 바닥 접착제. 예상된 전해질 표면 높이 위에 노출된 Cu 와이어 끝을 놓습니다.</li>
		<li>기준 전극 배치 ~ 작업 전극 위에 1 ㎝.</li>
		<li>느슨하게 테스트 (작동 전극) 견본 주위에 포장 하는 카운터 전극 벤드. 카운터 및 작업 전극 사이의 거리는 ~ 2-4 cm.</li>
		<li>전극은 potentiostat에 연결 합니다. 전극을 감동 하지는 확인 하십시오.</li>
		<li>USB 제어 potentiostat와 전기 소프트웨어 패키지를 엽니다. potentiostat를 켭니다.</li>
		<li>열고 측정 보기 를 사용 하 여 부식 환경의 잠재적인 현재 리딩을 볼. OCP 동안 잠재적인 없는 램프는 아직 단계 적용 작업 (긍정적인 가능성) 사이 현재 독서 그리고 카운터 (부정적인) 전극 0 ± 0.01 µ A 주위.</li>
		<li>Equilibrate 및 부식 셀 환경에서 OCP에 안정화 샘플을 둡니다. 이 대 한 기간 (1 ~ 6 h) 변화 하 고 테스트 하는 재료에 따라 달라 집니다. 가능성 여부를 확인 하는 안정된 상태 측정 보기를 사용 하 여 모니터링 (즉, 50의 잠재적인 변화 mV 이상 30 시간 이상)에 도달.</li>
		<li>부식 테스트를 실행 합니다. 부식 잠재적인 (Ecorr)의 안정화 다음 참조 전극에 상대적으로 긍정적인 방향으로 적용된 가능성을 진입로.</li>
		<li>실행 하는 부식에 대 한 샘플을 다음 매개 변수를 사용 하는 선택 프로시저 탭에서 설정 보기 내에서 순환 voltammetry potentiostat 절차: 시간, 작업 전극 (우리가) 잠재력, 그리고 실행 하는 부식에 대 한 현재.</li>
		<li>현재 범위를 자동화 하는 옵션을 선택 합니다. 10 범위에서 높은 전류를 설정 10 나는 우리가 대 한 엄마, 그리고 범위에서 가장 낮은 전류.</li>
		<li>0.8을 '다시 주기' 매개 변수를 설정 하 여 최종 마감 선택 가능성을 통해 제어 됩니다 확인 완료 히스테리시스 루프 있도록 mV.</li>
		<li>OCP 매개 변수 텍스트 상자에 측정 보기에서 OCP를 기록. 100에 시작 잠재력 설정 아래 기록 된 OCP 값 mV. 800 위 꼭지점을 잠재적인 설정 mV, 100에 낮은 정점 아래에 시작 잠재력과 정지 가능성이 100 mV 잠재적인 낮은 정점 아래 뮤직 비디오. 0.167 mV/s (ASTM 표준) 스캔 속도 설정 합니다.</li>
		<li>시작을 누릅니다. 몇 시간 후, 부식 테스트 완료 되었습니다.</li>
		<li>소프트웨어에서 결과 볼. 참고: 광학 현미경으로 각 테스트 후 수행 됩니다. 중지-오프 래커 틈새 부식의 표시를 보여주는 샘플을 삭제 합니다. 각 테스트 조건에 대 한 결과 세 번 이상 반복 한다. 그림 4 PD 3.5 wt.%에 NaCl 용액 pH ≈ 7에서 테스트 후 일괄 및 박막 알의 대표적인 결과 보여 줍니다.</li>
		<li>현재 부식의 급속 한 증가 일어났다 (그림 4) 잠재력으로 PD 테스트에서 공식 잠재력 E (구 덩이)를 결정 합니다.</li>
		<li>피팅 50 개 이상의 후보에 해당 하는 분극 곡선의 부분을 직선으로 음극 분극 경사 (βc)의 공칭 값을 가져오려면 mV Eoc보다 낮은.</li>
		<li>잠재력 > 50 mV Eoc 이상에서 시작 하 고 전자구 덩이에서 종료 하는 곡선의 부분을 사용 하 여 마찬가지로 양극 분극 경사 (β는)의 공칭 값을 구할.</li>
		<li>둘 다 추정 Eoc 및 공칭 부식 전류 밀도를 둘 다의 적당 한 평균 그 동향의 (내가corr) (그림 4).</li>
		<li>현재 부식에서 부식 속도 C0 를 계산 나corr 패러데이 변환 (1 µA.cm-2≈ 10.9 µ m/y)의 알3 +대형으로 균일 부식 가정. 패러데이 방정식은 R = M/nFP(icorr), 여기서 R 부식 속도, 내가corr 부식 현재 PD 테스트에서 측정, M은 금속 원자 무게, P는 밀도, n은의 수를 나타내는 충전 수 전자 교환 해산 반응 내에서 F는 패러데이 상수 상응 하는 96,485 C/mol. M/n은 해당 무게.</li>
	</ol></li>
	<li>마모 율 W0 cathodic 보호 테스트에서의 측정 참고: 마모 속도 측정 하는 알 루미나 볼 4 m m 직경으로 사용 됩니다 카운터 시체 샘플 표면에 스크래치를 샘플 솔루션에 몰입 하는 동안 그림 5와 같이. 다음은 음극 보호 테스트의 절차가입니다.<ol>
<li>2.3.1에서 2.3.13 2.3 절의 단계를 수행 합니다.</li>
		<li>가능 (샘플 표면에서 1mm 거리) 가까이 샘플의 표면을 향해 아래로 indenter 프로브를 이동 합니다. 샘플의 중심 근처에 indenter 유지 전극, 프로브, 및 샘플 표면 사이 전기 접촉은 확인 합니다.</li>
		<li>이동 앞으로 대 한 200 m m. 부 위로 indenter 3.5 wt.% NaCl 용액 부식 셀에 때까지 모든 전극, 조사 및 샘플 표면 포장 되어있습니다.</li>
		<li>최대한 가까이 샘플 표면으로 아래로 indenter 프로브를 이동 합니다. 전극은 potentiostat에 연결 합니다.</li>
		<li>USB 제어 potentiostat와 전기 소프트웨어 패키지를 엽니다. potentiostat을 켭니다.</li>
		<li>실험 을 보고 DC 부식 Potentiostatic 모드를 선택 하십시오를 선택 합니다.</li>
		<li>350의 음극 잠재력 적용 OCP 아래 뮤직 비디오. 이 음극 잠재력 (350 mV OCP 아래) 샘플13의 취 이어질 수 있는 슬라이딩, 하는 동안 수소 진화 반응 방지 하도록 선택 합니다. 초기 잠재력 최종 잠재력은-350 mV vs Eoc. 총 실험 시간은 1800의 300를 포함 하 여 시간을 긁 적의 s.</li>
		<li>UMT 소프트웨어에서 1 Hz 스크래치 주파수, 5 m m 스크래치 길이 및 0.5 N 정상적인 부하를 적용 하 여 착용 테스트를 설정 합니다. tribocorrosion를 하려면 착용 시스템에서 실행 단추를 누릅니다. 참고, 스크래치 주파수, 스크래치 길이 및 적용 된 부하는 실험의 목적에 따라 변화 될 수 있는 매개를 테스트 합니다.</li>
		<li>1800 후 s, 테스트 완료. UMT 소프트웨어에서 결과 볼. 신뢰할 수 있는 테스트를 위해 적어도 세 번 같은 조건 하에서 테스트를 반복 합니다.</li>
		<li>각 샘플에 대 한 마모 트랙 적어도 3 개의 다른 위치에서 마모 트랙 깊이 측정 하는 표면 profilometer를 사용 합니다. 검색 방향은 처음 라인에 수직 및 검사 길이 착용의 너비 보다 큰 추적 ( 그림 6참조). Profilometer 스타일러스 반경 5 µ m, 스타일러스 힘은 3 밀리 그램 이며 스캔 해상도 0.028 µ m/샘플.</li>
		<li>프로 파일 측정 데이터를 내보냅니다. 소프트웨어를 사용 하 여 직접 닳지 않는 표면 ( 그림7에서 음영된 지역) 아래 깊이 통합.</li>
		<li>횡단면 착용 지역으로 계산 <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58235/58235eq2.jpg" style="opacity: 0.9;"> </img>h (x)가 표면 높이 위치의 기능으로, x와 마모 트랙 폭 이다. A를 사용 하 여 계산으로 착용 볼륨 <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58235/58235eq3.jpg" style="opacity: 0.9;"> </img>(A는 횡단면 착용 지역, L은 마모 트랙 길이 = 5 mm).</li>
		<li>마지막으로, 마모 율 W0 W0로 계산 = V/L덧셈, L덧셈 은 총 미끄럼 거리.</li>
	</ol></li>
	<li>Tribocorrosion에서 tribocorrosion 속도 T의 측정에서 OCP 테스트<ol>
<li>단계 단계 2.4.6에서에서 제외 하 고 2.4.1-2.4.8, 다음은 OCP로 테스트 하는 동안 적용된 가능성을 설정 합니다.</li>
		<li>테스트가 완료 되 면 수행 단계 T, 계산 2.4.10 어디 T = V/L더하다.</li>
	</ol></li>
	<li>마모 부식 시너지 S의 계산<ol>
<li>모든 이전 단계를 수행한 후 S = T-W0-C0, T는 총 재료 손실을 OCP에서 측정으로 마모 부식 시너지 계산, W0 은 기계적 마모 (때문에 주로 음극 전위에 측정 재료 손실 부식 되 무시할 수에 비해 착용), C0 는 추정 PD 테스트14,15에서 순수한 부식으로 인해 소재 손실. Note, C0 깊이 손실/년 PD 테스트에서 측면에서 측정 하는 경우 그것은 미의 정확한 계산을 위한 시간 당 해당 볼륨 손실에 그것을 변환 하는 것이 중요</li>
	</ol></li>
</ol>

<ol>
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A., Papageorgiou, N., Mischler, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+and+electrochemical+deterioration+mechanisms+in+the+tribocorrosion+of+Al+alloys+in+NaCl+and+in+NaNO3+solutions.">Mechanical and electrochemical deterioration mechanisms in the tribocorrosion of Al alloys in NaCl and in NaNO3 solutions.</a> Corrosion Science. 54, 26-35 (2012).</li><li>Mischler, S., Spiegel, A., Landolt, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+passive+oxide+films+on+the+degradation+of+steel+in+tribocorrosion+systems.">The role of passive oxide films on the degradation of steel in tribocorrosion systems.</a> Wear 225-229, Part 2. , 1078-1087 (1999).</li><li>Mischler, S., Mu&#241;oz, A. 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A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+of+a+tribocorrosion+test+apparatus+for+the+hip+joint:+Validation,+test+methodology+and+analysis.">Construction of a tribocorrosion test apparatus for the hip joint: Validation, test methodology and analysis.</a> Wear. 271 (9-10), 2651-2659 (2011).</li></ol>

저자 아무 경쟁 금융 관심사를 선언합니다.

이 프로토콜 내에서 몇 가지 중요 한 단계가 있습니다. Tribocorrosion 테스트 이전 샘플의 첫 번째, 적절 한 표면 처리는 수행된 테스트의 좋은 신뢰성을 보장 하 고 테스트 반복성 향상에 중요 합니다. 다른 대량 합금 제어 표면 거칠기 및 표면 오염 물질 또는 비늘의 제거를 보장 하기 위해 다른 절차에 따라 준비 하는. 여기에 설명 된 절차는 전적으로 기계적인 연 삭, 연마로 이루어져 있다. 일반적으로이 메서드는 합금에 Al, Ti, Ni, Cu 합금 및 철강 등 높은 경도를 매체와 적용 됩니다. Mg 합금 같은 부드러운 합금, 대 한 전기 화학 연마 또는 이온 밀링 원하는 표면 조도 달성 하기 위해 기계적 연마와 결합 한다. 둘째, 샘플용 박막 스퍼터 링, 매우 낮은 유지 (< 10-6 Torr) 진공 스퍼터 링 챔버에 그렇지 않으면 부식 저항에 영향을 미칠 것이 예금 된 영화에 낮은 결함 농도 위해 중요 하다 크게. 셋째, 작업 전극에 대량 또는 박막 샘플을 준비할 때 샘플 사이의 연결 (Cu) 와이어 전기 연결을 보장 하기 위해 중요 하다. 이 프로토콜에서 전도성 테이프 또는 전도성 에폭시 사용 됩니다. 또는, 납땜, 용접 또는 유사한 기술을 사용할 수 있습니다. 그러나, 용접은 미세 하 고 결국 중 난방의 효과 샘플의 tribocorrosion 저항 신중 하 게 평가 될 수 있다. 이것은 금속 및 그 낮은 녹는점과 합금을 위한 특히 중요 하다입니다. 마지막으로, 이후 tribocorrosion (포함 세 번째 몸과 접촉, 2 개의 몸 사이) 3 몸 상호 작용을 포함, 그것은 새로운 볼 팁 (또는 볼 팁의 새로운 지역) tribocorrosion 테스트 반복 수행 때 사용 되도록 하는 것이 중요.
현재 프로토콜 재료 손실을 측정 하 여 tribocorrosion 속도 평가 합니다. 이 프로토콜의 수정 tribocorrosion의 depassivation 및 repassivation 활동 평가를 쉽게 할 수 있다. 이 테스트 기간 동안 전류, 잠재력, 및 계수의 마찰 (COF) 진화를 추적 하 여 이루어집니다. 예를 들어, 그림 10 과 11 쇼 부식 잠재력과 COF의 진화의 대표적인 결과 각각 알 박막 tribocorrosion OCP에 테스트 후. 그림 10 에 화살표 시작와 긁힘의 마무리 합니다. 그 알 같은 수동 합금, tribocorrosion 동안 기계적 중단 리드 수동 필름의 지방 분해/제거에 마모 트랙 및 노출에 의해 잠재적인 부식의 감소에 이르게 depassivated 지역에서 볼 수 있습니다 ~ 20 mV. 우리의 이전 작품16 부식 잠재적인 감소의 크기 관련 강하게는 주어진 금속의 미세 테스트 매개 변수 (예를 들어, 적용 부하, 슬라이딩 속도, 온도)는 동일 했다. 높은 경도와 미세한 미세 알에 대 한 동일한 적용된 부하 이어질 수 있습니다 작은 depassivated 영역, 따라서 잠재적인 부식에 작은 변화. 그것은 또한 개방 회로 모드 동안 현재 회로 '오픈'으로 검색을 너무 낮은는 지적 했다. 그러나, 현재 진화 부과 음극 또는 양극 전위에 tribocorrosion 테스트 하는 동안 모니터링할 수 있습니다. 예를 들어 우리의 이전 작품16에서 찾을 수 있습니다. 그림 12 200의 부과 고 잠재력에 tribocorrosion 동안 알 박막의 현재 진화를 보여주는 mV OCP 보다 더 긍정적인. 수동 영역 내에서 아직 공식 후보 아래이 고 잠재력 선정 됐다. 이 결과 마모 가속 부식 척도를 사용할 수 있습니다. 이 경우 총 재료 손실을 T으로 평가할 수 있다 = Vmech + V켐, 어디 Vmech 및 V화학 기계 및 전기 화학 소재 손실의 기여에 각각 해당. 특히, V화학 적용된 잠재력 양극에서 금속 산화에서 발생으로 간주 될 수 있습니다. 따라서 17,,1819으로 패러데이 법칙에 의해 산출 될 수 있다<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58235/58235eq4.jpg" style="font-size: 14px;">, Q가 전기 요금 (평균 양극 전류 및 전에 차이 곱하여 계산 슬라이딩에 의해 시간), M은 분자량, n은 산화 원자가, F는 패러데이 상수, 이며 ρ는 알. 그림 13 의 밀도 알에 대 한 박막 두 용어의 전형적인 결과 보여줍니다. 위 토론에서 그것은 체중 감량 이외에 전기 매개 변수 변경의 평가 tribocorrosion 중 depassivation 활동에 중요 한 통찰력을 제공 따라서 것입니다 볼 수 있습니다.
여기에 제시 된 프로토콜도 여러 한계를 맺는 다. 첫째, 부식 셀 테 플 론 (소계) 또는 유사한 물자에서 이루어집니다. 따라서, 모든 테스트 실 온 근처 수행 했다. 높은 온도 (예: 원자로 코어 400 ° C 이상), 특별 한 부식 셀 및 팁 제조 하는 필요로 하는 응용 프로그램에 대 한 고온 크 리프 및 부식 견딜 것입니다. 추가적인 안전 또한 녹은 소금 전해질 및 고온에서 금속 샘플을 처리 하는 데 필요 합니다. 둘째, 작업 전극 (샘플) 근처 참조 전극의 부착 수 선형 상호 마모 모션을 제한 했다. 응용 프로그램 샘플의 회전 움직임은 필요한, 특별 한 tribocorrosion 설치 설계 되어야 한다. 셋째, 현재 설정에서 마모 스크래치 속도 부식 속도 보다 훨씬 빠릅니다. 따라서 C0 의 기여는 다른 기간에 비해 무시할 수입니다. 부식 자체는 제한 된 테스트 시간 동안 중요 한 소재 손실에 지도 하지 않았다, 그러나 그것의 효과에 중요 하다. 현실 세계 응용 프로그램 기계적 스크래치 훨씬 낮은 주파수에서 발생 하는 위치에서이 추세 C0 지배 하 게 될 수 있습니다 변경할 수 있습니다. 마지막으로, 특별 한 주의 테스트 하는 동안 생성 된 오류에 있다. 이 마모 부식 시너지 (S) tribocorrosion 속도 (T), 마모 율 (W0), 및 부식 속도 (C0)에서 파생 되는 평가 대 한 특히 중요 하다. 따라서 오류가 누적 될 수 있습니다. T와 W0에 생성 된 오류를 최소화 하기 위해 비접촉 3 차원 광학 profilometer (연락처 2D profilometer) 대신 총 재료 손실 볼륨을 결정 하기 위해 사용 수 있습니다. C0의 오류를 최소화 하기 위해 PD 테스트 부식 속도20평가 하 비 파괴적인 EIS (전기 화학 임피던스 분광학) 테스트와 함께 결합 될 수 있습니다.
최종 메모로 서, tribocorrosion 속도 물자 재산, 그러나 아니다 오히려 시스템의 응답을 테스트 매개 변수 (적용된 부하, 슬라이딩 속도, 등), 환경 (온도, pH, 염 농도, 등)에 의존 하 고 재료 속성 (경도, 표면 거칠기, 등). 여기에 제시 된 프로토콜은 조건 집합이 하나만 사용 하 여 보여 줍니다. 독자는 차이 고려 하 고 다른 시스템을 다룰 때 샘플 준비, 테스트 설정 및 데이터 분석에 적절 한 변화를 채택 한다. 플레이트 (왕복), microabrasion, 실린더 핀 대체 테스트 설치 포함 바, 외. 21에서 찾을 수 있습니다. Tribocorrosion는 신흥 학 제 주제 이다. 그것은이 프로토콜 모두 기존 공학 재료의 평가 뿐만 아니라 새로운 재료 모두 마모 손상 및 부식 저하 방지의 디자인을 촉진 한다 기대. 점점 될 이러한 자료 고급 삽입형 의료 기기, 다음 세대 원자력 발전소, 그리고 고용량 빠른 충전 배터리, 등, 모든 필요 뿐만 아니라 강한 및 힘든 미래에 요구 소재, 하지만 하나는 강력 하 고 신뢰할 수 있는 몇 가지 매우 극단적인 환경 상호 작용.

Tribocorrosion 마모 및 부식1,2의 결합된 효과로 인 한 소재 저하 과정 이다. Tribocorrosion 일어난다 자연에서 및 산업 신청에서 기계적인 접촉 그리고 부식성 환경은 동시에 존재. Tribocorrosion의 복잡성에서에서 속 인 다는 사실 그 화학 그리고 기계적 열화 메커니즘은 서로 독립적입니다. 종종 기계 및 화학 공격 조합 synergetic 효과 인해 가속된 실패, 이끌어 낸다. 따라서, 총 재료 손실을 T으로 계산할 수 있다 = C0 + W0 + S (eqn. 1), C0 가 착용의 부재에 부식 으로부터 소재 손실 결과, W0 은 기계적 마모 부식의 부재에 따른 재료 손실 S는 마모 부식 시너지3,4인 소재 손실. Synergetic 효과 수동 합금 알루미늄, 티타늄, 등 저명한 이며 자연 보호 형성 스테인리스 얇은 (몇 나노미터 두께에서) 산화 산소 접촉 시 (수동 필름) 영화 또는5, 물 6. 부식, 동안 depassivation 이어질 수 있는 지역화 된 부식 및 예기치 않은 오류1,3,,78, 경우이 수동 필름 로컬로 기계적 마모에 의해 교란 된다, 9.
우리 사회에서 tribocorrosion의 경제적 영향의 예를 들어, 마모 및 부식 미국10년 당 거의 $300 십억을 요하기 위하여 견적 된다. 플로리다에서 바닷물에 구조 합금의 tribocorrosion 현상 바다 경제 (낚시, 해상 교통, 그리고 해안 건설), 주위 플로리다의 총 총 국내 생산11의 4% 기여를 부여 하는 관심입니다. 따라서, 금속 및 합금의 tribocorrosion의 더 나은 이해는 응용 프로그램 및 가혹한 환경 서비스 조건에서 합금의 사용에 대 한 더 나은 지침을 끌 것입니다. 이러한 이해 또한 새로운 합금 및 tribocorrosion에 대 한 코팅 제조 및 내구성 향상을 위한 설계 원리 향상 될 것입니다.
Tribocorrosion 연구는 tribometer 및 전기 화학 측정 시스템의 통합을 요구 한다. tribometer 제어 기계적 부하 및 상대 운동을 하며 마찰력 및 샘플 측정 높이 변화 표면. 전기 화학 측정 시스템 오픈 회로 잠재력 (OCP) 및 전기 화학적 분극 측정을 결정 하는 0-저항 계 (옵션)와 potentiostat/galvanostat를 포함 합니다. 이러한 기술은 어디는 금속의 부식 속도 제어 전기 소요에 충전 전송 과정의 응답을 관찰 하 여 측정 될 수 있다, 재료의 전기 화학적 특성을 얻을 수 신속 하 고 저렴 한 방법을 제공합니다 . 여기, 우리는 주로 ASTM 표준 G1192다음 Al 합금의 tribocorrosion 속도 마모 부식 시너지 효과 확인 하기 위한 테스트 프로토콜 제시. 이 프로토콜에는 샘플 준비, 기계 설치, tribocorrosion 테스트, 그리고 테스트 후 계산 절차 포함 되어 있습니다. 우리는이 노력 그 대량 박막 금속 샘플의 변형 및 파괴 행동을 평가 하기 위해 안정적이 고 반복 가능한 tribocorrosion 테스트 필드에 새로운 혜택 것입니다 바랍니다.

<table><tbody><tr><td>UMT (universal mechanical testing) machine</td><td>Bruker</td><td>UMT-2</td><td></td></tr><tr><td>Potentiostat</td><td>Gamry</td><td>Reference 600</td><td></td></tr><tr><td>Surface profilometer&amp;nbsp;</td><td>Veeco&amp;nbsp;</td><td>Dektak150</td><td></td></tr><tr><td>Al3003</td><td>Metal supermarkets</td><td>3003</td><td></td></tr><tr><td>Sodium choloride</td><td>Fisher Scientific</td><td>S640-3</td><td></td></tr><tr><td>DI water</td><td>USF NREC</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Alcohol</td><td>Fisher Chemical</td><td>A405P-4</td><td></td></tr><tr><td>Grinding paper</td><td>LECO Corporation</td><td>810-221-300 (#180)&lt;br/&gt; 810-223-300 (#240)&lt;br/&gt; 810-227-300 (#400)&lt;br/&gt; 810-229-300 (#600)&lt;br/&gt; 810-036-100 (#1200)</td><td></td></tr><tr><td>Polishing Pad</td><td>Pace Technologies</td><td>NP. 7008</td><td></td></tr><tr><td>Polishing suspension</td><td>Pace Technologies</td><td>NANO2-1010-06 (1 um)&lt;br/&gt; NANO2-1003-06 (0.3 um)&lt;br/&gt; NANO2-1005-06 (0.05 um)</td><td></td></tr><tr><td>Stop-off lacquer</td><td>Romanoff</td><td>210-1250</td><td></td></tr><tr><td>Ag/AgCl Reference electrode</td><td>SYC Technologies, Inc.</td><td>CHI111</td><td></td></tr><tr><td>Compressed air</td><td>Office depot</td><td>911-245</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasonic cleaner</td><td>Cole Parmer</td><td>8890</td><td></td></tr><tr><td>Sputtering coater</td><td>Torr International</td><td>CRC-100</td><td></td></tr></tbody></table>

determining tribocorrosion rate and wear-corrosion synergy of bulk and thin film aluminum alloys

증가 복잡성과 항공 우주 및 해양 산업, 핵 시스템, 반도체, 배터리, 그리고 생물 의학 장치, 등, 같은 분야에서 서비스 조건의 엄격의 신뢰할 수 있는 성능에 큰 과제를 부과 합금 기계 및 전기 공격은 공동 존재 하는 극한 상황에 노출. 마모 및 부식 같은 극단적인 조건에서 (즉, tribocorrosion)의 결합된 공격을 완화 하는 합금에 대 한 방법을 찾기는 이렇게 그들의 안정성 및 서비스 수명 향상을 위한 매우 중요 한 조건에서 사용 될 때. 도전 입는 사실에 속이 고 부식, 서로 독립적으로 하지만 오히려 총 재료 손실을 속하는 공동 성으로 작동. 따라서, 금속 및 합금의 tribocorrosion 저항을 평가 하는 신뢰할 수 있는 방법은 필요 하다. 여기, 알 기반 대량 및 실 온에서 부식성 환경에서 박막 샘플의 tribocorrosion 속도 마모 부식 시너지 효과 측정 하기 위한 프로토콜 제공 됩니다.

위에서 설명한 테스트 프로토콜에 따라 tribocorrosion 속도 (T)는 다양 한 잠재력에서 측정 됩니다. 그림 8 는 음극에서 tribocorrosion 후 얻은 알 박막 샘플에 대 한 물자 손실을 나타냅니다 (350 OCP 아래 mV), 회로, 열 및 양극 (200 mV OCP 위에) 잠재적인. 테스트는 3.5 wt.% NaCl 용액 0.5 N 정상 부하 주파수와 5 m m 스트로크 길이 슬라이딩 1 Hz에서 5 분에 수행 되었다. 각 테스트 전에 OCP 20 분 그림 9 표시 eqn. 1의 모든 구성 요소 요약에 대 한 안정 되었다는 tribocorrosion를 포함 하 여 평가 (T), 속도 (승0), 부식 속도 (C0), 및 알루미늄 박막의 마모 부식 시너지 (S)를 착용.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig1.jpg"> 그림 1 . (A) unpolished 광택된 알 대량 샘플, (b) 유선 및 페인트 대량, 및 (c) 박막 tribocorrosion 테스트용 알 샘플 사진. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig2.jpg"> 그림 2 . (a) 주문 품 tribocorrosion 셀 없이 관련 UMT 컴퓨터의 전면 사진. (b) tribocorrosion 설치 테스트의 회로도 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig3.jpg"> 그림 3 . 주문 품 tribocorrosion 셀 UMT 회전 무대에 설치 된의 사진. 셀은 tribocorrosion 시험 동안 액체 누설을 방지 하기 위해 바닥 표면에 o-링과 테 플 론에서 이루어집니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig4.jpg"> 그림 4 . 알 일괄와 0.6 M NaCl 용액에 1 시간 침수 후 박막의 대표 potentiodynamic 분극 곡선. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig5.jpg"> 그림 5 . Tribocorrosion 기계 indentor 프로브 상호 모션에서 샘플 표면에 이동 하는 테스트 중의 사진. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig6.jpg"> 그림 6 . Tribocorrosion 테스트 후 마모 트랙의 스캐닝 전자 현미경 이미지. 점선된 라인 마모 트랙의 경계를 나타냅니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig7.jpg"> 그림 7 . Tribocorrosion 테스트 profilometer에 의해 얻은 후 알 박막의 전형적인 마모 트랙 프로 파일. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig7large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig8.jpg"> 그림 8 . 다른 적용된 가능성에 Al 박막의 tribocorrosion 속도 (T)의 요약. 화살표 바 모든 반복된 테스트 결과에서 1 표준 편차를 나타냅니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig8large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig9.jpg"> 그림 9 . Tribocorrosion 속도 (T)의 요약 착용 율 (W0), 부식 속도 (C0), 그리고 알 박막의 마모 부식 시너지 (S). 화살표 바 모든 반복된 테스트 결과에서 1 표준 편차를 나타냅니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig9large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig10.jpg"> 그림 10 . Tribocorrosion 동안 잠재적인 부식의 진화 OCP에 Al 박막의 테스트. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig10large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig11.jpg"> 그림 11 . Tribocorrosion 중 계수의 마찰 (COF)의 진화는 OCP에 Al 박막의 테스트. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig11large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig12.jpg"> 그림 12 . 200 알 박막의 tribocorrosion 테스트 중 현재 부식의 진화 OCP 위에 mV. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig12large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 13" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig13.jpg"> 그림 13 . 200 tribocorrosion 테스트 동안 알 박막의 기계적, 화학적 착용의 요약 OCP 위에 mV. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig13large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

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Determining Tribocorrosion Rate and Wear-Corrosion Synergy of Bulk and Thin Film Aluminum Alloys

여기, 우리는 박막의 tribocorrosion 속도 마모 부식 시너지 효과 측정 하 여 실 온에서 시뮬레이션된 해 수에 알 합금 대량 프로토콜을 제시.

Tribocorrosion 속도 대량이 고 얇은 알루미늄 합금의 마모 부식 시너지를 결정

The increasing complexity and severity of service conditions in areas, such as aerospace and marine industries, nuclear systems, microelectronics, ...

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Potentiodynamic Corrosion Testing

Different metallic materials have different polarization characteristics as dictated by the open circuit potential, breakdown potential, and passivation potential of the material. The detection of these electrochemical parameters identifies the corrosion factors of a material. A reliable and well-functioning corrosion system is required to achieve this.
Corrosion of the samples was achieved via a potentiodynamic polarization technique employing a three-electrode configuration, consisting of reference, counter, and working electrodes. Prior to commencement a baseline potential is obtained. Following the stabilization of the corrosion potential (Ecorr), the applied potential is ramped at a slow rate in the positive direction relative to the reference electrode. The working electrode was a stainless steel screw. The reference electrode was a standard Ag/AgCl. The counter electrode used was a platinum mesh. Having a reliable and well-functioning in vitro corrosion system to test biomaterials provides an in-expensive technique that allows for the systematic characterization of the material by determining the breakdown potential, to further understand the material's response to corrosion. The goal of the protocol is to set up and run an in vitro potentiodynamic corrosion system to analyze pitting corrosion for small metallic medical devices.

Here, we present a protocol to set up and run an in vitro potentiodynamic corrosion system to analyze pitting corrosion for small metallic medical devices.

동전 위 부식 테스트

Different metallic materials have different polarization characteristics as dictated by the open circuit potential, breakdown potential, and passivation ...

연구

환경과학

Experiments on Ultrasonic Lubrication Using a Piezoelectrically-assisted Tribometer and Optical Profilometer

Friction and wear are detrimental to engineered systems. Ultrasonic lubrication is achieved when the interface between two sliding surfaces is vibrated at a frequency above the acoustic range (20 kHz). As a solid-state technology, ultrasonic lubrication can be used where conventional lubricants are unfeasible or undesirable. Further, ultrasonic lubrication allows for electrical modulation of the effective friction coefficient between two sliding surfaces. This property enables adaptive systems that modify their frictional state and associated dynamic response as the operating conditions change. Surface wear can also be reduced through ultrasonic lubrication. We developed a protocol to investigate the dependence of friction force reduction and wear reduction on the linear sliding velocity between ultrasonically lubricated surfaces. A pin-on-disc tribometer was built which differs from commercial units in that a piezoelectric stack is used to vibrate the pin at 22 kHz normal to the rotating disc surface. Friction and wear metrics including effective friction force, volume loss, and surface roughness are measured without and with ultrasonic vibrations at a constant pressure of 1 to 4 MPa and three different sliding velocities: 20.3, 40.6, and 87 mm/sec. An optical profilometer is utilized to characterize the wear surfaces. The effective friction force is reduced by 62% at 20.3 mm/sec. Consistently with existing theories for ultrasonic lubrication, the percent reduction in friction force diminishes with increasing speed, down to 29% friction force reduction at 87 mm/sec. Wear reduction remains essentially constant (49%) at the three speeds considered.

We present a protocol for using a piezoelectrically-assisted tribometer and optical profilometer to investigate the dependence of ultrasonic wear and friction reduction on linear velocity, contact pressure, and surface properties.

초음파 윤활에 대한 실험은 압전 이용한 마찰 계 및 광학 프로파일로 사용

Friction and wear are detrimental to engineered systems. Ultrasonic lubrication is achieved when the interface between two sliding surfaces is vibrated at ...

공학

Knowledge Based Cloud FE Simulation of Sheet Metal Forming Processes

The use of Finite Element (FE) simulation software to adequately predict the outcome of sheet metal forming processes is crucial to enhancing the efficiency and lowering the development time of such processes, whilst reducing costs involved in trial-and-error prototyping. Recent focus on the substitution of steel components with aluminum alloy alternatives in the automotive and aerospace sectors has increased the need to simulate the forming behavior of such alloys for ever more complex component geometries. However these alloys, and in particular their high strength variants, exhibit limited formability at room temperature, and high temperature manufacturing technologies have been developed to form them. Consequently, advanced constitutive models are required to reflect the associated temperature and strain rate effects. Simulating such behavior is computationally very expensive using conventional FE simulation techniques.
This paper presents a novel Knowledge Based Cloud FE (KBC-FE) simulation technique that combines advanced material and friction models with conventional FE simulations in an efficient manner thus enhancing the capability of commercial simulation software packages. The application of these methods is demonstrated through two example case studies, namely: the prediction of a material's forming limit under hot stamping conditions, and the tool life prediction under multi-cycle loading conditions.

The following paper presents a novel FE simulation technique (KBC-FE), which reduces computational cost by performing simulations on a cloud computing environment, through the application of individual modules. Moreover, it establishes a seamless collaborative network between world leading scientists, enabling the integration of cutting edge knowledge modules into FE simulations.

The use of Finite Element (FE) simulation software to adequately predict the outcome of sheet metal forming processes is crucial to enhancing the ...

Metal Corrosion and the Efficiency of Corrosion Inhibitors in Less Conductive Media

Material corrosion can be a limiting factor for different materials in many applications. Thus, it is necessary to better understand corrosion processes, prevent them and minimize the damages associated with them. One of the most important characteristics of corrosion processes is the corrosion rate. The measurement of corrosion rates is often very difficult or even impossible especially in less conductive, non-aqueous environments such as biofuels. Here, we present five different methods for the determination of corrosion rates and the efficiency of anti-corrosion protection in biofuels: (i) a static test, (ii) a dynamic test, (iii) a static test with a reflux cooler and electrochemical measurements (iv) in a two-electrode arrangement and (v) in a three-electrode arrangement. The static test is advantageous due to its low demands on material and instrumental equipment. The dynamic test allows for the testing of corrosion rates of metallic materials at more severe conditions. The static test with a reflux cooler allows for the testing in environments with higher viscosity (e.g., engine oils) at higher temperatures in the presence of oxidation or an inert atmosphere. The electrochemical measurements provide a more comprehensive view on corrosion processes. The presented cell geometries and arrangements (the two-electrode and three-electrode systems) make it possible to perform measurements in biofuel environments without base electrolytes that could have a negative impact on the results and load them with measurement errors. The presented methods make it possible to study the corrosion aggressiveness of an environment, the corrosion resistance of metallic materials, and the efficiency of corrosion inhibitors with representative and reproducible results. The results obtained using these methods can help to understand corrosion processes in more detail to minimize the damages caused by corrosion.

The testing of processes associated with material corrosion can often be difficult especially in non-aqueous environments. Here, we present different methods for short-term and long-term testing of corrosion behavior of non-aqueous environments such as biofuels, especially those containing bioethanol.

금속 부식 및 보다 적게 전도성 매체에서 부식 억제제의 효율성

Material corrosion can be a limiting factor for different materials in many applications. Thus, it is necessary to better understand corrosion processes, ...

The Evolution of Silica Nanoparticle-polyester Coatings on Surfaces Exposed to Sunlight

Corrosion of metallic surfaces is prevalent in the environment and is of great concern in many areas, including the military, transport, aviation, building and food industries, amongst others. Polyester and coatings containing both polyester and silica nanoparticles (SiO2NPs) have been widely used to protect steel substrata from corrosion. In this study, we utilized X-ray photoelectron spectroscopy, attenuated total reflection infrared micro-spectroscopy, water contact angle measurements, optical profiling and atomic force microscopy to provide an insight into how exposure to sunlight can cause changes in the micro- and nanoscale integrity of the coatings. No significant change in surface micro-topography was detected using optical profilometry, however, statistically significant nanoscale changes to the surface were detected using atomic force microscopy. Analysis of the X-ray photoelectron spectroscopy and attenuated total reflection infrared micro-spectroscopy data revealed that degradation of the ester groups had occurred through exposure to ultraviolet light to form COO&#903;, -H2C&#903;, -O&#903;, -CO&#903; radicals. During the degradation process, CO and CO2 were also produced.

Two types of surfaces, polyester-coated steel and polyester coated with a layer of silica nanoparticles, were studied. Both surfaces were exposed to sunlight, which was found to cause substantial changes in the chemistry and nanoscale topography of the surface.

햇빛에 노출 된 표면에 실리카 나노 입자 - 폴리 에스테르 코팅의 진화

Corrosion of metallic surfaces is prevalent in the environment and is of great concern in many areas, including the military, transport, aviation, ...

Determining the Chemical Composition of Corrosion Inhibitor/Metal Interfaces with XPS: Minimizing Post Immersion Oxidation

An approach for acquiring more reliable X-ray photoelectron spectroscopy data from corrosion inhibitor/metal interfaces is described. More specifically, the focus is on metallic substrates immersed in acidic solutions containing organic corrosion inhibitors, as these systems can be particularly sensitive to oxidation following removal from solution. To minimize the likelihood of such degradation, samples are removed from solution within a glove box purged with inert gas, either N2 or Ar. The glove box is directly attached to the load-lock of the ultra-high vacuum X-ray photoelectron spectroscopy instrument, avoiding any exposure to the ambient laboratory atmosphere, and thus reducing the possibility of post immersion substrate oxidation. On this basis, one can be more certain that the X-ray photoelectron spectroscopy features observed are likely to be representative of the in situ submerged scenario, e.g. the oxidation state of the metal is not modified.

A protocol to avoid the oxidation of metallic substrates during sample transfer from an inhibited acidic solution to an X-ray photoelectron spectrometer is presented.

XPS와 부식 억제제 / 금속 인터페이스의 화학 성분을 결정 : 최소화 포스트 집중 산화

An approach for acquiring more reliable X-ray photoelectron spectroscopy data from corrosion inhibitor/metal interfaces is described. More specifically, ...

화학

Preparation and High-temperature Anti-adhesion Behavior of a Slippery Surface on Stainless Steel

Anti-adhesion surfaces with high-temperature resistance have a wide application potential in electrosurgical instruments, engines, and pipelines. A typical anti-wetting superhydrophobic surface easily fails when exposed to a high-temperature liquid. Recently, Nepenthes-inspired slippery surfaces demonstrated a new way to solve the adhesion problem. A lubricant layer on the slippery surface can act as a barrier between the repelled materials and the surface structure. However, the slippery surfaces in previous studies rarely showed high-temperature resistance. Here, we describe a protocol for the preparation of slippery surfaces with high-temperature resistance. A photolithography-assisted method was used to fabricate pillar structures on stainless steel. By functionalizing the surface with saline, a slippery surface was prepared by adding silicone oil. The prepared slippery surface maintained the anti-wetting property for water, even when the surface was heated to 300 &#176;C. Also, the slippery surface exhibited great anti-adhesion effects on soft tissues at high temperatures. This type of slippery surface on stainless steel has applications in medical devices, mechanical equipment, etc.

Slippery surfaces provide a new way to solve the adhesion problem. This protocol describes how to fabricate slippery surfaces at high temperatures. The results demonstrate that the slippery surfaces showed anti-wetting for liquids and a remarkable anti-adhesion effect on soft tissues at high temperatures.

Anti-adhesion surfaces with high-temperature resistance have a wide application potential in electrosurgical instruments, engines, and pipelines. A ...

Imaging Corrosion at the Metal-Paint Interface Using Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry

Corrosion developed at the paint and aluminum (Al) metal-paint interface of an aluminum alloy is analyzed using time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS), illustrating that SIMS is a suitable technique to study the chemical distribution at a metal-paint interface. The painted Al alloy coupons are immersed in a salt solution or exposed to air only. SIMS provides chemical mapping and 2D molecular imaging of the interface, allowing direct visualization of the morphology of the corrosion products formed at the metal-paint interface and mapping of the chemical after corrosion occurs. The experimental procedure of this method is presented to provide technical details to facilitate similar research and highlight pitfalls that may be encountered during such experiments.

Time-of-flight secondary ion mass spectrometry is applied to demonstrate the chemical mapping and corrosion morphology at the metal-paint interface of an aluminum alloy after being exposed to a salt solution compared with a specimen exposed to air.

비행 시간 보조 이온 질량 분석기를 사용 하 여 금속 페인트 인터페이스의 이미징 부식

Corrosion developed at the paint and aluminum (Al) metal-paint interface of an aluminum alloy is analyzed using time-of-flight secondary ion mass ...

Hydrogen Charging of Aluminum using Friction in Water

A new method of hydrogen charging of aluminum was developed by means of a friction in water (FW) procedure. This procedure can easily introduce high amounts of hydrogen into aluminum based on the chemical reaction between water and non-oxide coated aluminum.

In order to introduce high amounts of hydrogen in aluminum and aluminum alloys, a new method of hydrogen charging was developed, called the friction in water procedure.

물 에서 마찰을 사용하여 알루미늄의 수소 충전

A new method of hydrogen charging of aluminum was developed by means of a friction in water (FW) procedure. This procedure can easily introduce high ...

Co-localizing Kelvin Probe Force Microscopy with Other Microscopies and Spectroscopies: Selected Applications in Corrosion Characterization of Alloys

Kelvin probe force microscopy (KPFM), sometimes referred to as surface potential microscopy, is the nanoscale version of the venerable scanning Kelvin probe, both of which measure the Volta potential difference (VPD) between an oscillating probe tip and a sample surface by applying a nulling voltage equal in magnitude but opposite in sign to the tip-sample potential difference. By scanning a conductive KPFM probe over a sample surface, nanoscale variations in surface topography and potential can be mapped, identifying likely anodic and cathodic regions, as well as quantifying the inherent material driving force for galvanic corrosion.
Subsequent co-localization of KPFM Volta potential maps with advanced scanning electron microscopy (SEM) techniques, including back scattered electron (BSE) images, energy dispersive spectroscopy (EDS) elemental composition maps, and electron backscattered diffraction (EBSD) inverse pole figures can provide further insight into structure-property-performance relationships. Here, the results of several studies co-localizing KPFM with SEM on a wide variety of alloys of technological interest are presented, demonstrating the utility of combining these techniques at the nanoscale to elucidate corrosion initiation and propagation.
Important points to consider and potential pitfalls to avoid in such investigations are also highlighted: in particular, probe calibration and the potential confounding effects on the measured VPDs of the testing environment and sample surface, including ambient humidity (i.e., adsorbed water), surface reactions/oxidation, and polishing debris or other contaminants. Additionally, an example is provided of co-localizing a third technique, scanning confocal Raman microscopy, to demonstrate the general applicability and utility of the co-localization method to provide further structural insight beyond that afforded by electron microscopy-based techniques.

Kelvin probe force microscopy (KPFM) measures surface topography and differences in surface potential, while scanning electron microscopy (SEM) and associated spectroscopies can elucidate surface morphology, composition, crystallinity, and crystallographic orientation. Accordingly, the co-localization of SEM with KPFM can provide insight into the effects of nanoscale composition and surface structure on corrosion.

켈빈 프로브 힘 현미경을 다른 현미경 및 분광학과 공동 위치 파악: 합금의 부식 특성화에서 선택된 응용 분야

Kelvin probe force microscopy (KPFM), sometimes referred to as surface potential microscopy, is the nanoscale version of the venerable scanning Kelvin ...