Количественная оценка скорости коррозии металлических материалов с помощью конфокальной лазерной сканирующей микроскопии

Получена: 16 марта 2021; Исправлена: 07 июня 2021; Принята: 21 июня 2021
Цитирование: В.А. Данилов, Д.Л. Мерсон. Количественная оценка скорости коррозии металлических материалов с помощью конфокальной лазерной сканирующей микроскопии. Письма о материалах. 2021. Т.11. №3. С.291-297
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-3-291-297

Аннотация

Технология конфокальной лазерной сканирующей микроскопии позволяет с высокой точностью воспроизводить топологию коррозионных повреждений, определять объем потерянного металла и скорости локальной и общей коррозииРабота посвящена разработке альтернативной методики количественной оценки скорости коррозии различных металлических материалов, в частности магния и его сплавов, при помощи конфокальной лазерной сканирующей микроскопии (КЛСМ). Данный метод позволяет не только получать оптические изображения поверхности образца, но и точные 3D карты высот, позволяющие количественно определять такие характеристики, как профиль поверхности, локальность повреждения, количество и максимальная глубина коррозионных язв, объем потерянного металла и продуктов коррозии. Описаны методологические особенности и возможности применения метода КЛСМ для анализа коррозионных повреждений. В основе предлагаемой методики лежит получение 3D-снимков поверхности образцов после коррозионных испытаний с последующей их обработкой и анализом, в том числе с использованием оригинальных программных компьютерных процедур цифровой обработки изображений и массивов топографических данных. Разработана и апробирована методика съемки и последующего анализа образцов после коррозионных испытаний при помощи КЛСМ. Установлены оптимальные увеличение, тип объектива, шаг сканирования и способ фильтрации получаемых изображений от шумов. Для создания стабильно существующей во времени плоскости отсчета методика предписывает заливку испытуемого образца в некорродирующий материал. Согласно проведенным исследованиям при использовании стандартных смол, применяемых в металлографии, наблюдается более интенсивное растворение испытуемого металла на границе образец-шлиф, чем в теле самого образца, что приводит к снижению объективности результатов измерения скорости коррозии. В качестве материала заливки, минимизирующего этот эффект, предложен полиэтилен. Установлены геометрия и минимальный размер образца, обеспечивающие снижение трудозатрат на съёмку и обработку данных без потери точности и достоверности данных. Измеренные значения скорости равномерной коррозии технически чистого магния в растворе Рингера с помощью гравиметрического метода и метода КЛСМ показали удовлетворительную сходимость.

Ссылки (21)

1. С. Andrade, C. Alonso. Construction and building materials. 15 (2-3), 141 (2001). Crossref
2. A. Neville, T. Hodgkiess, H. Xu. Wear. 233 - 235, 523 (1999). Crossref
3. L. G. Bland et al. Corrosion. 71 (2), 128 (2015). Crossref
4. F. Rosalbino, G. Scavino. Electrochimica acta. 111, 656 (2013). Crossref
5. E. Stupnišek-Lisac, A. Gazivoda, M. Madžarac. Electrochimica acta. 47 (26), 4189 (2002). Crossref
6. P. Kwolek. RSC Advances. 10 (44), 26078 (2020). Crossref
7. S. Thomas, N. V. Medhekar, G. S. Frankel, N. Birbilis. Curr. Open. Solid. State. Mater. Sci. 19 (2), 85 (2015). Crossref
8. T. Haruna, D. Nishiwaki, M. Nishikawa. Materials Science Forum. 794 - 796, 107 (2014). Crossref
9. R. Solmaz, G. Kardas. Energy Conversion and Management. 48 (2), 583 (2007). Crossref
10. F. Bentiss, M. Lagrenee, M. Traisnel, J. C. Hornez. Corrosion Science. 41 (4), 783 (1999). Crossref
11. R. G. Kelly, J. R. Scully, D. Shoesmith, R. G. Buchheit. Electrochemical Techniques in Corrosion Science and Engineering. CRC Press (2002). Crossref
12. U. Trdan, M. Skarbab, J. A. Porro, J. L. Ocaña, J. Gruma. Surf. Coat. Tech. 342, 1 (2018). Crossref
13. L. C. de Paula, S. Tokita, K. Kadoi, H. Inoue, E. J. Zoqui. Solid State Phenomena. 285, 277 (2019). Crossref
14. U. Wendt, K. Stiebe-Lange, M. Smid, K. D. Tönnies. Microsc. Microanal. 9 (S03), 370 (2003). Crossref
15. M. Stratigaki, C. Baumann, L. C. A. van Breemen, J. P. A. Heuts, R. P. Sijbesma, R. Göstl. Polymer Chemistry. 11 (2), 358 (2020). Crossref
16. E. Merson, V. Danilov, D. Merson, A. Vinogradov. Eng. Fract. Mech. 183, 147 (2017). Crossref
17. E. D. Merson, V. A. Danilov, M. L. Linderov, P. N. Myagkikh, D. L. Merson, A. Vinogradov. Procedia Structural Integrity. 13, 2152 (2018). Crossref
18. D. L. Merson, A. I. Brilevsky, P. N. Myagkikh, M. V. Markushev, A. Vinogradov. Lett. Mater. 10 (2), 217 (2020). Crossref
19. E. D. Merson, V. A. Danilov, D. L. Merson. Vector Science of Togliatti State University. 4 (34), 68 (2015). (in Russian) [Е. Д. Мерсон, В. А. Данилов, Д. Л. Мерсон. Вектор науки Тольяттинского государственного университет. 4 (34), 68 (2015).]. Crossref
20. T. Okamura, S. Kobayashi, K. Müllen. Encyclopedia of Polymeric Nanomaterials. Springer, Berlin, Heidelberg (2014). Crossref
21. X. Zhong, X. Zhao, Y. Qian, Y. Zou. Insight - Material Science. 1 (1), 1 (2017). Crossref

Другие статьи на эту тему

Финансирование