Електрохемія плівок олігопероксидів на поверхні аморфних металевих стопів

Досліджено вплив елементного складу і ступеня структуризації поверхні аморфних металевих стопів Fe80,0Si6,0B14,0 та Fe81,0Ni1,0Mo0,5Nb0,5Si3,0B14,0 на формування щільних олігопероксидних покриттів на основі вінілацетату, 2-трет-бутилперокси-2-метил-5-гексену-3 та малеїнового ангідриду методами ре...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2008
Hauptverfasser:	Герцик, О.М., Ковбуз, М.О., Беднарська, Л.М.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2008
Schriftenreihe:	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/87941
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Електрохемія плівок олігопероксидів на поверхні аморфних металевих стопів / О.М. Герцик, М.О. Ковбуз, Л.М. Беднарська // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 4. — С. 1199-1205 . — Бібліогр.: 9 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-87941
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-879412015-11-01T03:01:51Z Електрохемія плівок олігопероксидів на поверхні аморфних металевих стопів Герцик, О.М. Ковбуз, М.О. Беднарська, Л.М. Досліджено вплив елементного складу і ступеня структуризації поверхні аморфних металевих стопів Fe80,0Si6,0B14,0 та Fe81,0Ni1,0Mo0,5Nb0,5Si3,0B14,0 на формування щільних олігопероксидних покриттів на основі вінілацетату, 2-трет-бутилперокси-2-метил-5-гексену-3 та малеїнового ангідриду методами рентґеноспектральної зондової мікроаналізи, дифрактометрії, міряння електрохемічних шумів, електрохемічної імпедансної спектроскопії. Study of an influence of the elements composition and degree of structurization of a surface of amorphous metallic Fe80.0Si6.0B14.0 and Fe81.0Ni1.0Mo0.5Nb0.5Si3.0B14.0 alloys on formation of dense oligoperoxide coatings based on vinyl acetate, 2- tert-butylperoxy-2-methyl-5-hexen-3-yne and maleic anhydride is carried out by the methods of x-ray probe microanalysis, diffractometry, measurements of electrochemical noises, and electrochemicalimpedance spectroscopy. Исследовано влияние элементного состава и степени структуризации поверхности аморфных металлических сплавов Fe80,0Si6,0B14,0 и Fe81,0Ni1,0Mo0,5Nb0,5Si3,0B14,0 на формирование плотных олигопероксидных покрытий на основе винилацетата, 2-трет-бутилперокси-2-метил-5-гексена-3 и малеинового ангидрида методами рентгеноспектрального зондово- го микроанализа, дифрактометрии, измерения электрохимических шумов, электрохимической импедансной спектроскопии. 2008 Article Електрохемія плівок олігопероксидів на поверхні аморфних металевих стопів / О.М. Герцик, М.О. Ковбуз, Л.М. Беднарська // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 4. — С. 1199-1205 . — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 1816-5230 PACS numbers: 68.35.Ct,68.47.De,68.47.Pe,81.65.Kn,82.45.Mp,82.45.Wx,82.47.Wx http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/87941 uk Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
description	Досліджено вплив елементного складу і ступеня структуризації поверхні аморфних металевих стопів Fe80,0Si6,0B14,0 та Fe81,0Ni1,0Mo0,5Nb0,5Si3,0B14,0 на формування щільних олігопероксидних покриттів на основі вінілацетату, 2-трет-бутилперокси-2-метил-5-гексену-3 та малеїнового ангідриду методами рентґеноспектральної зондової мікроаналізи, дифрактометрії, міряння електрохемічних шумів, електрохемічної імпедансної спектроскопії.
format	Article
author	Герцик, О.М. Ковбуз, М.О. Беднарська, Л.М.
spellingShingle	Герцик, О.М. Ковбуз, М.О. Беднарська, Л.М. Електрохемія плівок олігопероксидів на поверхні аморфних металевих стопів Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
author_facet	Герцик, О.М. Ковбуз, М.О. Беднарська, Л.М.
author_sort	Герцик, О.М.
title	Електрохемія плівок олігопероксидів на поверхні аморфних металевих стопів
title_short	Електрохемія плівок олігопероксидів на поверхні аморфних металевих стопів
title_full	Електрохемія плівок олігопероксидів на поверхні аморфних металевих стопів
title_fullStr	Електрохемія плівок олігопероксидів на поверхні аморфних металевих стопів
title_full_unstemmed	Електрохемія плівок олігопероксидів на поверхні аморфних металевих стопів
title_sort	електрохемія плівок олігопероксидів на поверхні аморфних металевих стопів
publisher	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
publishDate	2008
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/87941
citation_txt	Електрохемія плівок олігопероксидів на поверхні аморфних металевих стопів / О.М. Герцик, М.О. Ковбуз, Л.М. Беднарська // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 4. — С. 1199-1205 . — Бібліогр.: 9 назв. — укр.
series	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
work_keys_str_mv	AT gercikom elektrohemíâplívokolígoperoksidívnapoverhníamorfnihmetalevihstopív AT kovbuzmo elektrohemíâplívokolígoperoksidívnapoverhníamorfnihmetalevihstopív AT bednarsʹkalm elektrohemíâplívokolígoperoksidívnapoverhníamorfnihmetalevihstopív
first_indexed	2025-07-06T01:10:58Z
last_indexed	2025-07-06T01:10:58Z
_version_	1836857959988068352
fulltext	1199 PACS numbers: 68.35.Ct, 68.47.De, 68.47.Pe, 81.65.Kn, 82.45.Mp, 82.45.Wx, 82.47.Wx Електрохемія плівок олігопероксидів на поверхні аморфних металевих стопів О. М. Герцик, М. О. Ковбуз, Л. М. Беднарська Львівський національний університет імені Івана Франка, вул. Грушевського, 4, 79005 Львів, Україна Досліджено вплив елементного складу і ступеня структуризації поверхні аморфних металевих стопів Fe80,0Si6,0B14,0 та Fe81,0Ni1,0Mo0,5Nb0,5Si3,0B14,0 на формування щільних олігопероксидних покриттів на основі вінілацетату, 2-трет-бутилперокси-2-метил-5-гексену-3 та малеїнового ангідриду мето- дами рентґеноспектральної зондової мікроаналізи, дифрактометрії, мірян- ня електрохемічних шумів, електрохемічної імпедансної спектроскопії. Study of an influence of the elements composition and degree of structurization of a surface of amorphous metallic Fe80.0Si6.0B14.0 and Fe81.0Ni1.0Mo0.5Nb0.5Si3.0B14.0 alloys on formation of dense oligoperoxide coatings based on vinyl acetate, 2- tert-butylperoxy-2-methyl-5-hexen-3-yne and maleic anhydride is carried out by the methods of x-ray probe microanalysis, diffractometry, measurements of electrochemical noises, and electrochemical impedance spectroscopy. Исследовано влияние элементного состава и степени структуризации по- верхности аморфных металлических сплавов Fe80,0Si6,0B14,0 и Fe81,0Ni1,0Mo0,5Nb0,5Si3,0B14,0 на формирование плотных олигопероксидных покрытий на основе винилацетата, 2-трет-бутилперокси-2-метил-5-гексе- на-3 и малеинового ангидрида методами рентгеноспектрального зондово- го микроанализа, дифрактометрии, измерения электрохимических шу- мов, электрохимической импедансной спектроскопии. Ключові слова: олігопероксид, плівка, металева поверхня, аморфні стопи. (Отримано 22 листопада 2008 р.) 1. ВСТУП Полімерні пероксиди є високоефективними ініціяторами процесів прищепленої полімеризації на межі фаз, внаслідок яких формують- Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies 2008, т. 6, № 4, сс. 1199—1205 © 2008 ІМФ (Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України) Надруковано в Україні. Фотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 1200 О. М. ГЕРЦИК, М. О. КОВБУЗ, Л. М. БЕДНАРСЬКА ся поверхневі плівки різного призначення [1]. В першу чергу, це за- хисні інертні ізолюючі покриття, але також це функціональні плів- ки, придатні для іммобілізації біологічно-активних речовин. Аморфні металеві стопи (АМС) на базі системи Fe—Si—B успішно застосовуються замість традиційних кристалічних стопів. Вони мають високі магнетні показники та термостабільність. Однак, ба- зовий метал залізо сприяє також і зниженню хемічного опору АМС цього типу [2]. Отже, доцільно дослідити можливість захисту їх по- верхні від корозії в контакті з аґресивним середовищем полімерни- ми покриттями, не знижуючи при цьому цінних магнетних власти- востей АМС. 2. МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТУ Термічне оброблення аморфних металевих стопів Fe80,0Si6,0B14,0 (АМС-1) та Fe81,0Ni1,0Mo0,5Nb0,5Si3,0B14,0 (АМС-2) полягало в їх відпалі у безкисневій атмосфері при температурі 673 К у муфельних елект- ропечах з автоматичним реґулюванням температури з точністю ±5 К. Тривалість ізотермічного відпалу 3, 4, 5, 15 та 24 год. Елементний склад поверхні стрічок АМС встановлено методою рентґеноспектральної зондової мікроаналізи (РСМ) (спектрометр DS-130C, HITACHI). Розподіл елементів визначався вздовж лінії сканування 400 мкм і усереднювався за кількома точками. Електрохемічні дослідження зміни хемічної активности АМС проведено методою міряння струмових шумів протягом 20 с в тер- мостатованому електролізері при температурі 293 ± 0,5 К за допо- могою приладу Jaissle Potentiostat/Galvanostat IMP 88PC-R з час- тотою фіксування анодно-катодних коливань струмів 100 точок/с в елементі типу: АМС-електрода \| 3%й водний NaCI \| Ag/AgCI/KCI. Чутливість міряння струмів становила 0,001 мкА. Електрохемічну імпедансну спектроскопію проводили з використан- ням Autolab®/PGSTAT20 з частотним аналізатором та диференціальним електрометричним підсилювачем (Eco Chemie B.V. the Netherlands) з подальшим обробленням відповідними комп’ютерними програмами. Первинним плівкоутворювачем був гетерофункціональний оліго- пероксид (ОП) на основі вінілацетату (ВА), 2-трет.-бутилперокси-2- метил-5-гексен-3-їну (ВЕП) та малеїнового ангідриду (МА), тобто ВА:ВЕП:МА = 1:1:1. Нанесення полімерних шарів на поверхню АМС здійснювалося адсорбційним способом із 1% водно-аміачного розчи- ну олігомеру протягом 20 хв. [3]. 3. РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ Якість полімерних плівок на аморфних металевих стопах суттєво залежить, окрім природи плівкоутворювача, від вмісту металоїдів в ЕЛЕКТРОХЕМІЯ ПЛІВОК ОЛІГОПЕРОКСИДІВ НА ПОВЕРХНІ АМОРФНИХ СТОПІВ 1201 поверхневих шарах і структури поверхні. Дифузія аморфізаторів, які входять у кластери, стимулюють переміщення таких аґреґатів до поверхні, збагачуючи її металоїдами, чим підвищують адгезію плівкоутворювачів. Це відноситься не тільки до атомів аморфізато- рів як бор з малим радіюсом (RB = 1,17 Å), але й до близького за ра- діюсом до металів кремнію (RSi = 1,46 Å). Попереднє температурно-часове оброблення стопів у вигляді стрі- чок змінює елементний склад і структуру поверхні, що в свою чер- гу, визначає її спорідненість до полімерних покривань [4—6]. Результати РСМ підтверджують залежність складу поверхні від тривалости термооброблення зразків Fe80,0Si6,0B14,0 (АМС-1) та Fe81,0Ni1,0Mo0,5Nb0,5Si3,0B14,0 (АМС-2) при 670 К (рис. 1). Внаслідок 5- годинної експозиції поверхня збагачується Si та B, а кількість ме- талевих елементів, окрім Ni, зменшується. Однак, після 24- годинного термооброблення вміст атомів B, Mo та Nb зменшується, а Fe і Si дещо збільшується. Компонентні зміни поверхні АМС зу- мовлюють, в свою чергу, зміну її хемічної активности, яка дослі- джувалася методою міряння струмових шумів (рис. 2). Під час ре- єстрації зміни анодних ( +іо) та катодних ( −іо) струмів від часу попе- реднього термооброблення АМС виявлено періодичність коливань 2 4 0 1 3 6 12 18 24 93 94 95 96 1 1′ 2 2′ 4′ 6′ 3′ 5′ 3 %, A τ, ãîä Рис. 1. Залежність елементного складу поверхні стрічок АМС Fe80,0Si6,0B14,0 (1,2,3) та Fe81,0Ni1,0Mo0,5Nb0,5Si3,0B14,0(1′,2′,3′,4′,5′,6′): Fe (1,1′), Si (2,2′), B (3, 3′), Ni (4′), Mo (5′), Nb (6′) від тривалости термооброблення при 670 К. 1202 О. М. ГЕРЦИК, М. О. КОВБУЗ, Л. М. БЕДНАРСЬКА струмових амплітуд, яка свідчить про те, що активні періоди окси- дно-відновних реакцій чергуються із послабленням поверхневих процесів. Аналогічно до зміни елементного складу із тривалістю термообро- блення, на залежностях i = f(t) (див. рис. 2) спостерігається аномалія �0,04 0 2 0 1 �0,06 �0,02 10 20 0,02 0,04 io, мкА 0,06 �, год 5 15 25 1 2 �0,08 �0,04 0 2 0 1 �0,06 �0,02 10 20 0,02 0,04 i o , мкА 0,06 �, год 5 15 25 1 2 а б Рис. 2. Залежність амплітуди анодних ( +іо) та катодних ( −іо) струмів у пасив- ні (1) й активні (2) періоди оксидно-відновних процесів від тривалости тер- мооброблення зразків АМС: Fe80,0Si6,0B14,0 (а) і Fe81,0Ni1,0Mo0,5Nb0,5Si3,0B14,0 (б). ТАБЛИЦЯ. Результати дослідження поверхні АМС методою рентґеноспе- ктральної зондової мікроаналізи та електрохемічної імпедансної спектро- скопії. Без покриття З олігомерним покриттям Стоп Час, год. l, мкм СПЕШ⋅105, Кл/В⋅м Rf СПЕШ⋅105, Кл/В⋅м Rf 0 – 6,5 4,8 13,2 13,8 5 0,01 26,6 15,6 7,2 40,6 АМС-1 24 0,5—1,0 14,6 39,4 20,8 63,2 0 – 4,3 8,0 11,4 14,5 5 1—3 14,0 18,4 4,6 4,7 АМС-2 24 0,005—0,01 12,0 21,5 6,1 12,6 Примітка: l – ефективний діяметер кристалічних утворень; СПЕШ – місткість подвійного електричного шару; Rf – шорсткість. ЕЛЕКТРОХЕМІЯ ПЛІВОК ОЛІГОПЕРОКСИДІВ НА ПОВЕРХНІ АМОРФНИХ СТОПІВ 1203 хемічного опору при 5-годинній тривалості попереднього нагрівання АМС-електроди. Внаслідок збільшення експозиції термооброблення анодні процеси нелеґованого АМС активуються. Домішка Ni, Mo і Nb призводить до стабілізації хемічного опору поверхні. Після 5 годин нагрівання як анодні, так і катодні струми досягають сталих значень. Дослідження методою рентґеноспектральної зондової мікроана- лізи показали, що у нелеґованому стопі Fe80,0Si6,0B14,0 після 5- годинного відпалу поверхня стрічки АМС вкривається кристалами порядку 0,01 мкм, розміри яких поступово збільшуються. При на- явности у складі АМС ніобію, картина кристалізації змінюється. При тривалому термообробленні кристалічні утворення дисперґу- ють (табл.). Такі фактори як вихід металоїдів і структура поверхні чітко змі- нюють і властивості полімерних покривань. Після висушування, зразки з нанесеними олігопероксидними плівками використовувалися як катоди у вищеописаному ґальва- нічному колі. Амплітуда струмових шумів АМС-електрод, захище- них полімерними шарами в цілому зменшується, що свідчить про зниження інтенсивности елементарних оксидно-відновних реакцій на металевій поверхні в контакті з аґресивним середовищем (0,5 М водним розчином NaCl) (рис. 3). Найщільніші олігомерні плівки формуються на поверхні зразків АМС після попереднього 5- годинного термооброблення. Поява мікрокристалічної фази з неод- норідністю розподілу поверхневої енерґії підвищує здатність мак- ромолекуль до адсорбції. Місткість подвійного електричного шару (СПЕШ) та шорсткість по- верхні електрод (Rf) АМС-1 і АМС-2, визначені на основі даних елек- трохемічної імпедансної спектроскопії (EIS), під захисним олігомер- ним покриванням в порівнянні із чистою поверхнею невідпалених зразків збільшується, практично, вдвічі (табл.). П’ятигодинний від- пал зразків аморфних стопів перед нанесенням плівок олігоперокси- ду призводить до суттєвого зниження СПЕШ, тобто опір поверхні зрос- тає. Збільшення тривалости попереднього термооброблення зразків АМС перед нанесенням олігомерного покривання до 24 годин підви- щує як місткість подвійного електричного шару, так і шорсткість поверхні, особливо у випадку нелеґованого Fe80,0Si6,0B14,0 стопу. Присутність ніобію у стопі сприяє диспергуванню мікрокриста- лічних утворень до нанорозмірних [7] і нанесені полімерні покри- вання на АМС-2 незалежно від попереднього термооброблення, ма- ють високі характеристики адгезії і щільності. Однак, залежність Rf фактору (таблиця) та амплітуди електрохе- мічних шумів (рис. 3) від тривалости попереднього термооброблен- ня, свідчить про острівкові формування покривань на мікрокриста- лічній поверхні, що при збільшенні товщини знижує її щільність [8, 9]. Вочевидь, внаслідок довготривалого витримування аморфно- 1204 О. М. ГЕРЦИК, М. О. КОВБУЗ, Л. М. БЕДНАРСЬКА го стопу при 670 К відбувається не тільки структурна перебудова поверхні, але і міґрація компонентів у приповерхневих шарах. Ці два фактори взаємно впливають на особливості формування повер- хневих захисних олігомерних шарів і тим самим на їх якість. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА 1. A. Zaichenko, N. Mitina, and M. Kovbuz, J. Polymer. Sci., 38, No. 3: 516 (2000). 2. О. Герцик, М. Ковбуз, Л. Беднарська, Вісн. Харків. нац. ун-ту. Хімія, 12, № 648: 317 (2005). 3. О. Герцик, М. Ковбуз, А. Коструба, Л. Беднарська, Наносистеми, нанома- теріали, нанотехнології, 2, вип. 3: 67 (2005). 4. L. Bednarska, L. Y. Zavalij, I. Saldan, and B. Kotur, Proceeding ‘Theoretical and Experimental Studies of Interfacial Phenomena’ (2006), vol. 1, p. 20. � 0,008 �0,004 0,000 0,004 0,008 1 2 3 4 5 6 t, c i0, мкА �0,008 � 0,004 0,000 0,004 0,008 1 2 3 4 5 6 t, c i0, мкА а б �0,008 �0,004 0,000 0,004 0,008 1 2 3 4 5 6 t, c i0, мкА �0,008 �0,004 0,000 0,004 0,008 1 2 3 4 5 6 t, c i0, мкА в г Рис. 3. Спектри електрохемічних шумів поверхні АМС-1 у 0,5 М водно- му розчині NaCl: а – невідпаленої; б – невідпаленої з плівкою ОП; в – після попереднього 5-годинного термооброблення з плівкою ОП; г – після попереднього 24-годинного термооброблення з плівкою ОП. ЕЛЕКТРОХЕМІЯ ПЛІВОК ОЛІГОПЕРОКСИДІВ НА ПОВЕРХНІ АМОРФНИХ СТОПІВ 1205 5. M. Ковбуз, О. Заіченко, Н. Мітіна, О. Герцик, Праці НТШ, XV: 81 (2005). 6. A. Miszcyk and K. Darovicki, Corrosion Science, 40: 663 (1998). 7. L. Bednarska, S. Mudry, G. Haneczok, and Yu. Kulyk, Proceeding Interna- tional Conference on ‘Physics of Disordered Systems’ (2005), vol. 1, p. 69. 8. А. Єременко, Н. Смірнова, І. Петрик, Ю. Гнатюк, Г. Крилова, Наносисте- ми, наноматеріали, нанотехнології, 2, вип. 2: 477 (2004). 9. P. Diao, M. Guo, and R. Tong, J. Electroanalytical Chemistry, 495: 98 (2001).

Електрохемія плівок олігопероксидів на поверхні аморфних металевих стопів

Institution

Ähnliche Einträge