محاسبه ضخامت لايه رويين و ضريب نفوذ دهنده هاي الكتروني با استفاده از مدل عيوب نقطه اي

Calculation of Passive film thickness and diffusion coefficient of donor density using Point Defect Model

امروزه كاربرد فولادهاي زنگ نزن در صنايع مختلف ، به واسطه تشكيل لايه رويين و ايجاد مقاومت به خوردگي عالي ، بسيار گسترش يافته است. واضح است كه محاسبه ضخامت لايه رويين ، كه پارامتري تاثير گذار بر پايداري آن است ، بسيار مهم مي باشد. در اين ميان ، طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي يكي از بهترين روش ها براي محاسبه ضخامت لايه رويين است. از اين رو در اين تحقيق ، ضخامت لايه رويين تشكيل شده بر روي فولاد زنگ نزن 316L با استفاده از اين روش محاسبه شد. براي اين منظور ، ابتدا با استفاده از منحني هاي نايكويست ، ظرفيت خازني در فركانس 1KHz اندازه گيري و سپس با جايگزيني اين مقادير در معادلات مربوطه ، ضخامت لايه رويين در هر پتانسيل محاسبه شد. نتايج نشان داد كه افزايش پتانسيل در محدوده 0/2- تا 0/8VSCE ، ضخامت لايه رويين به طور خطي از 3/9 تا 8/4 آنگستروم افزايش مي يابد كه مطابق با پيش بيني مدل عيوب نقطه اي است. همچنين با استفاده از مدل عيوب نقطه اي مقدار ضريب نفوذ دهنده هاي الكتروني در لايه رويين (فرمول در متن اصلي مقاله) به دست آمد.

Today the application of stainless steels in various industries has expanded mainly because of the formation of passive film which provides an excellent corrosion resistance for such steels. Clearly, in this regard, the calculation of passive film thickness which is an effective parameter on its stability, becomes very important. Subsequently, electrochemical impedance spectroscopy is one of the best means of calculating passive film thickness. Therefore, in this study, by using this technique thickness formation of passive film on 316L stainless steel was calculated. For this purpose, initially Nyquist curves were used and capacitance in 1 kHz frequency was measured and then the results were substituted in related equations for calculation of passive film thickness for each potential. Results indicated that with potential increase in the range of -0.2 - 0.8 VSCE, passive film thickness increases linearly from 3.9 to 8.4 Aº and this agrees well with the prediction of point defect model. Also, using this model, amount of diffusion coefficient of donor density in passive film was estimated to be 2.516 × 10-17 cm2/s.