Passivity & Breakdown of Super Duplex Stainless Steel
Studied with Electrochemical & Synchrotron Techniques
Tid: Fr 2020-09-18 kl 10.00
Plats: https://kth-se.zoom.us/webinar/register/WN_SqiypZhoT8CrxQ5JKnebRQ, Stockholm (English)
Ämnesområde: Kemi
Respondent: Marie Långberg , Yt- och korrosionsvetenskap, Yt och korrosionsvetenskap
Opponent: Professor Sannakaisa Virtanen, Friedrich-Alexander-Universität
Handledare: Professor Jinshan Pan, Materialvetenskap, Materialvetenskap, Kemi, Yt- och korrosionsvetenskap; Doktor David Lindell, Swerim; Doktor Ulf Kivisäkk, AB Sandvik Materials Technology; Professor Edvin Lundgren, LU
Abstract
En av de största anledningarna till att rostfria stål är så pass korrosions resistenta är på grund av en spontan oxidbildning på deras yta. Denna metalloxid består i huvudsak av Cr och Fr oxid och hydroxid men även utav Mo föreningar. Oxidskiktet är mycket tunt, mellan 1-3 nm tjockt och det bildas och ändras ständigt. Dess dynamiska karaktär i samband med att det är så tunt gör det svårt att definiera dess tjocklek, sammansättning och nedbrytningsprocess. Den passiva filmen består av två lager, ett oxidskikt och ett hydroxidskikt. På ett mycket rostbeständigt stål så som det höglegerade och tvåfasiga super duplex rostfritt stål, 2507, visas inga tecken på lokal nedbrytning under normala förhållanden. Dock så visar dess polarisationskurva att den går från passive till upplösningstillstånd. Hur nedbrytningen sker på en atomär nivå och hur det duplex stålets uppbyggnad samt sammansättning påverkar den passiva filmens nedbrytning eller avstående från nedbrytning är inte helt förstått.
I denna avhandling har den passiva filmens nedbrytning följts utifrån flera aspekter så som den passiva filmens tjocklek, densitet och struktur samt genom att följa den kemiska avfällingen från ytan och därmed kunnat bättre beskriva nedbrytningsprocessen. Detta möjliggjordes genom att förskjuta potentialen eller den elektromotoriska kraften i riktning mot oxidering genom polarisation av materialet. Resultaten visade att med ökande potential blir den passiva filmen mer defekt vilket minskar dess barriäregenskaper och dess passivitet minskar. Under oxidskiktet finns ett skikt med högre densitet, vilket indikerar en berikning av Ni och Mo, med ungefär samma tjocklek. Denna undersökning visade att nedbrytningen av den passiva filmen är en process som sker under ett potentialförlopp.
Den passiva har också beskrivits på lokal mikroskopisk nivå genom fotonelektron-emission-mikroskopi (HAXPEEM) analys, där kemiska spektra korreleras med mikroskopiska bilder och specifika områden kan väljas. De lokala kemiska resultaten från kornen visade att det förmodligen finns en liten skillnad mellan den passiva filmen på de ferrit och austenit faserna och dess tillhörande korn, särskilt i det yttre lagret av den passiva filmen.