Project R-5800

Studie van plaatselijke corrosie op nanoschaal door in-situ atoomkrachtmicroscopie (Onderzoek)

Waterige corrosie van metalen bouwmaterialen is één van de meest vervelende problemen voor een duurzame samenleving, hetgeen leidt tot een economisch verlies van ongeveer 3-6% van het BBP. Toch wordt een beter wetenschappelijk inzicht in corrosiebescherming verhinderd door een extreem lage dimensionaliteit van de betrokken passieve films en hun afbraakmechanismen. Elektrochemische reacties vinden plaats op atomaire schaal. Technieken met hoge resolutie zijn dan ook van groot belang om meer inzicht hierin te verkrijgen. Er is een enorme vooruitgang geboekt in het ontrafelen van de mechanismen van homogene corrosie door intensief onderzoek binnen de oppervlaktewetenschap en de aanverwante analytische technieken. Het aanpakken van plaatselijke corrosieverschijnselen is echter veel moeilijker. De meeste spectroscopische en microscopische technieken falen op nanometerschaal of kunnen niet in-situ toegepast worden. Daarenboven zijn structurele observaties op nanoschaal vaak niet in staat om de relevante plaatselijke corrosieverschijnselen aan te wijzen. In eerder werk van de aanvrager werden twee systemen geïdentificeerd waar plaatselijke corrosie verschijnt met een hoge gebeurtenisdichtheid, namelijk (a) pitting-corrosie van Cr-gedopeerde ijzer-gebaseerde glasmetalen en hun kristallijnen derivaten en (b) gelokaliseerde delegering van geïnhibiteerde Cu-Au legeringen. Deze bevindingen vormen hier het uitgangspunt om deze oppervlakken te onderzoeken met in-situ Atomic Force Microscopy om de structurele afbraakstappen vanaf de nucleatie tot de meer geavanceerde niveaus te volgen en vervolgens deze gebeurtenissen te correleren met de condities van het oorspronkelijke oppervlak. De warmte-behandelde nano-kristallijne derivaten van ijzer-gebaseerde glasmetalen bieden een unieke mogelijkheid om zowel het globale chroomgehalte als de lokale heterogeniteit op nanoschaal te variëren. Bij een chroomgehalte van 5% en een temperatuur van 800° C treedt pitting-corrosie op die anders niet wordt waargenomen. De gelokaliseerde afbraak van geïnhibiteerde oppervlakken tijdens delegering impliceert grote lokale spanningen en nanocracks die gevolgd kunnen worden in hun nucleatiefase. In-situ waarnemingen van beide systemen beloven niet alleen een belangrijke vooruitgang in het begrijpen van belangrijke aspecten van de corrosie, maar ook in de technologie van elektrochemische oppervlaktebehandelingen.

01 januari 2015 - 31 december 2019