Metaller için Daha İyi Koruyucu Olan İnce Filmler Tasarlamak için Maskelenmemiş Korozyon
Üç üniversitenin araştırmacıları atomik düzeyde oksit filmlerini analiz etmek için ekip kurmakta.
Metallerin korozyonu, bir asırlık problemdir, ancak doğal olarak, süper ince oksit filmlerle meydana gelen katastrofik hasardan korunurlar. Geleneksel olarak, bu koruyucu filmler, tahmin edilen bileşiklerin basit oksitleri olarak görülmüştür. Artık araştırmacılar, koruyucu filmlerin, oksit filminin ne kadar hızlı büyüdüğüne bağlı olarak yeni yapılar ve bileşimler geliştirdiğini bulmuşlardır.
Korozyon, yılda yaklaşık 1 trilyon dolar veya ABD’de gayri safi yurtiçi hasılanın yaklaşık yüzde 5’ine mal olduğu tahmin edilen bir asırlık problemdir. Metallerin korozyonu özellikle kötü olabilir, ancak neyse ki normal olarak doğal ince şekillendirici süper ince filmler ile katastrofik hasardan korunurlar.
Geleneksel olarak, bu koruyucu filmler, iyi tahmin edilen bileşiklerin basit oksitleri olarak görülmüştür, ancak Northwestern Üniversitesi, Virginia Üniversitesi ve Wisconsin-Madison Üniversitesi’ndeki bilim adamlarının yeni çalışmaları, bu oksit filmlerine çarpıcı yeni bakış açıları getirmektedir.
Bilim adamları, son teknoloji deneysel teknik ve teorik modellemeyi kullanarak, atomların oksitler içinde nasıl düzenlendiklerini deşifre edip, atomik düzeyde oksit filmlerini analiz edebildiler.
Bulgular : Koruyucu filmler, oksit filminin ne kadar hızlı büyüdüğüne bağlı olarak yeni yapılar ve bileşimler geliştirir. Çalışmanın yazarları bulgularının koruyucu filmlerin nasıl daha iyi hale getirileceğine dair ipuçları sağlayabileceğini söylüyor – belki de çok daha iyi.
Bu, somun ve cıvatalardan yüksek teknolojili pillere ve türbin motorlarına kadar her şey için etki yaratabilecek bir atılım.
Çalışmayı yöneten Northwestern’s McCormick School of Engineering’de malzeme bilimi ve mühendisliği profesörü Laurence Marks, “Bu, bu oksit filmlerini nasıl anladığımız ve metalleri korumanın yeni yollarına açılan kapıyla ilgili birçok şeyi değiştiriyor” dedi. “Artık, bu filmlerin kimyasal bileşimini tahmin etmenin yolları olduğunu biliyoruz, ki bu, koruyucu filmlerin çok daha uzun süre dayanabilmesi için kullanabileceğimiz bir şey.”
Çalışma, Fiziksel İnceleme Mektupları dergisi tarafından bugün (3 Ekim) yayınlanmistır.
Virginia Üniversitesi’nde Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü Başkanı John Henderson ve çalışmanın yazarlarından biri olan John Scully, “Artık malzemeleri korumak için oksitleri kontrol etmek ve ayarlamak için her zamankinden daha fazla yola sahibiz” dedi.
Northwestern’in Peter Voorhees isimli çalışmasının diğer yazarlarından “Bu, çok daha az zarar verecek yeni materyallerin nasıl tasarlanacağı hakkında temel bilgiler sağlıyor” dedi.Kendısı Voorhees, Frank W. Engelhart Northwestern Engineering’de Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Profesörüdür.
Ekip, ayrıntılı olarak, bir ev tipi tost makinesinin veya uçak motorlarının ısıtma elemanları gibi çeşitli ürünlerde yaygın olarak kullanılan nikel ve kromdan oluşan alaşımlar üzerinde oluşan oksitler üzerinde çalıştı.
Bu oksitler, diş implantlarında olduğu gibi, suyun mevcut olduğu ortamlar da kullanılır. Bu oksitlerin sıcakken çalıştığı ve bir krom oksit oluşumu nedeniyle ağızda korozyona neden olduğu uzun zamandır bilinmektedir. Nikelin ayrı bir oksit oluşturduğu veya bazı durumlarda vücutta çözünmüş olduğu varsayılmıştır. Ekip beklenmedik bir şey buldu – oksit sadece krom ve oksijen değil, çok fazla sayıda nikel atomu içeriyordu.
Nedeni? Çünkü nikel atomları oksitten kaçmak için zamana sahip olamazlar. Yakalanan bu fraksiyon, oksidin ne kadar hızlı büyüdüğüne bağlıdır. Çok yavaş büyürse, nikel atomları kaçabilir. Çok hızlı büyürse, yapamazlar.
Bu, hem metaller, yüksek sıcaklıklarda havadaki oksijen ile reaksiyona girdiğinde hem de gemilerde veya diş implantlarında su ile reaksiyona girdiğinde ortaya çıkar. Çalışmanın yazarları, oksitte yakalanan atomların çoğunun özelliklerini değiştirdiğini söylüyor.
Bulgular, atomları bu oksitlere yeni yollarla kasten ayırmak ve böylece nasıl davrandığını değiştirmek anlamına geliyor.
Wisconsin-Madison Üniversitesi’nde Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Profesörü John Perepezko ve çalışma arkadaşlarının bir diğeri olan John Perepezko, “Uçak motorlarıyla ne yapabileceğimizin hedeflerine yakınız” dedi. “Bu yeni koruyucu oksit oluşumu vizyonu, daha iyi motorlar üretebilecek birçok yeni yola vizyon açıyor.”
Kaynak : sciencedaily.com
