مطالعات الكتروشيميايي خوردگي محلي آهن در محيط هاي كلريدي حاوي اكسيژن و نيتروژن

Localized Corrosion of Iron in Chloride Media Containing Oxygen and Nitrogen Molecules: Electrochemical Studies

خوردگي آهن در محيط سديم كلريد 6/0 مولار به روش هاي مختلف پلاريزاسيون آندي چرخه اي، طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي، تافل، كرنوآمپرومتري و ميكروسكوپ نوري بررسي شد. منحني هاي پلاريزاسيوني نشان دادند در حضور اكسيژن به-دليل تشكيل لايه شبه رويين بر روي سطح، خوردگي غير يكنواخت محتمل بوده و با پيدايش حفرات كم ثبات، دانسيته جريان آندي افزايش مي يابد. از انجام مطالعات امپدانس در پتانسيل هاي مختلف مشخص گرديد كه با افزايش پتانسيل اعمالي، به دليل تشديد ميدان الكتريكي، جذب كلريد تقويت شده كه در نتيجه آن مقاومت در برابر انتقال بار تقليل يافته و سرعت خوردگي افزايش مي-يابد. تشكيل حفرات كم ثبات و ترميم مجدد سطح به صورت لوپ القايي مثبت ظاهر شده كه اين لوپ با پايداري و رشد حفره، به لوپ القايي منفي تبديل مي شود. تجمع محصولات خوردگي در دهانه حفره به صورت خط قايم در نمودار نايكوييست ظاهر و از طريق خازن سري با مقاومت تفسير گرديد. بررسي هاي كرنوآمپرومتري در پتانسيل هاي مختلف نشان داد كه به دليل تشكيل لايه محافظتي موقت بر روي سطح، جريان عبوري در مراحل اوليه خوردگي كوچك بوده، ولي با پيدايش حفره با شتاب بيشتري افزايش مي يابد. بين زمان نهفتگي و پتانسيل اعمالي رابطه خطي به دست آمد و به كمك آن روش نظري براي تخمين زمان لازم براي پيدايش اولين حفره پيشنهاد گرديد. همچنين در محيط هاي اشباع از نيتروژن با اعمال پتانسيل كاتدي، نيتروژن به درون شبكه فلز نفوذ نموده و با تشكيل آهن نيتريده، سطح در برابر خوردگي رويين مي گردد.

The non-uniform corrosion of iron in 0.6 M NaCl solution was investigated through cyclic anodic polarization, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), Tafel plots, chronoamperometry and optical microscopy methods. Polarization curves conducted under oxygenated conditions, revealed the risk of localized damage, as the result of chloride interaction with the pseudo-passive layer formed upon the metal surface. Moreover, by creation of metastable pits, the anodic current increases abruptly. EIS spectra plotted at different dc-voltages exhibited a facilitation in charge transfer with potential increase, by boosting the electric field and raising the chloride surface coverage. The dynamic pit formation and surface repassivation cause a positive inductive loop being appeared in the Nyquist diagrams. The loop however alters to its negative form, by pit growth. The accumulation of corrosion products on the mouth of pits has also been recognized as a vertical line emerging at low frequencies and interpreted through a circuit of dielectric in series with a resistor. Chronoamperometry measurements at different anodic potentials showed that the raising of current was slow at initial stages, but accelerated with pit growth. A linear correlation was observed between incubation time and potential data. The time needed for creation of the first pit (metastable) was theoretically anticipated. For solutions purged by nitrogen, the metal became passivated by cathodic scan. The observations were justified through the possibility of nitrided iron formation, resulting from the dissociative chemisorption and nitrogen reaction with iron surface.