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常数。所湖裸丧而的光学常数就是在样品表面上无膜的情况下,椭偏仪测得的光学常数。不 同材料样品裸表面光学常数固然不同,就是同一材料样品往往也因其冶炼时工艺上的微小差 异或在制备镜面时抛光过程的微小差异而使得裸表面光学参数各自不同。因此,必需获得所 研究的每个样品的裸表面光学参数才能在腐蚀性水溶液介质中对其表而膜的性质进行研究。 裸表面光学参数的获得在于制备一个无膜的表面。 有若干种制备无膜表面的方法,其巾最好的方法是在可引进水溶液介质的超高真空室中 用烘烤或离子枪刻蚀的技术来制备无膜表面。使用这种方法可制备出非常洁净的无膜表面, 从而获得十分精确的裸表面光学参数,然而这种方法所涉及到的设备十分复杂,价格贵, 目前我们无法采用。我们采用的是阴极还原去膜法,使用这种方法可以制备出·个较为洁净 的表面。这种方法是利用恒电位仪产生一个恒定的阴极电位或阴极电流,使得处于所研究的 腐蚀性水溶液介质之中或处于其他还原性水溶液介质中的金属样品上的表面膜逐渐还原掉, 从而获得这个样品的裸表面。使用这种方法时,要求待测金属样品在该腐蚀性水溶液介质中 或还原性水溶液介质中的还原电位高于析氢电位。此方法最用于金属腐蚀研究,因为其有时可 在所研究的腐蚀性水溶液介质中直接产生一个棵露表面。一般说来,在阴极还原去膜法中, 把在阴极还原过程中不再随阴极还原电位的下降而继续变化的中与△记为中°与△°,认为此时 金属样品的待测表面是无膜的。然而,用该方法对一些平行试样所取得的△°与中°往往离散 度较大。为此,我们又配合使用了机械去膜法,即在平行试样中任选出几个,浸泡在5%的 溴一甲醇溶液之中,用薄刀片在其表而上划满1mm2左右的小方格。若干分钟后,表面膜会 从刀口处自动卷起,漂浮于溶液之中,使金属样品露出银灰色的基体。此时排出溴一甲醇溶 液,同时引入阴极还原去膜法所需要使用的腐蚀性水溶液介质或还原性水溶液介质,控制电 位,使膜无法生长,测定出公°及中°。用这种方法测出的几个平行样品的△°及中°将会是比较 集中的,取它们的平均值△°及中°做为接下去所用的阴极还原去膜法的棵表面判据。即用阴 极还原去膜法制备裸表面时,以取得△·与中°附近的值为准,精度可自行规定。 (3)表面糙化的影响 金属样品表面膜的增厚与金属表面的糙化会引起椭偏仪参数△与中相同的变化趋势。因 此,在用椭偏术对金属腐蚀过程中膜的变化进行研究时,很难区别椭偏仪参数△与中的变化 是由膜增厚引起的还是由金属表面糙化引起的。目前,我们是根据与椭偏仪参数同时获得的 电化学参数来推断金属样品所处的电化学过程,并根据该过程对膜所起的作用来判断椭偏仪 参数△与的变化是由什么引起的,从而得出合理结论。最近有文献【!报导了粗糙表而的椭 偏术定量测量,这为使用椭偏术研究金属溶解的速度(腐蚀速度)提供了有力的支持。 三、金属腐蚀研究实例 椭偏术在金属腐蚀研究中的应用可分为两大类。一类是对腐蚀性水溶液介质中的金属表 面膜的厚度及光学常数进行定量的测定,同时测定电流与电位,然后由推知的电化学过程及 膜的厚度与析射率来探讨金属表面膜在该介质中的性质。这一类应用称为定量椭偏术,利用 它可对膜的生长、溶解及性质进行研究。另一类是在应用椭偏术研究金属腐蚀过程时,不去 准确地测定金属表面膜的厚度及折射率,而是准确地测定△与中的变化速度,变化方向(增 或减)及变化规律,从而对金属腐蚀过程进行研究。这一类应用称为定性椭偏术、利用它除 了可确定膜生长(或溶解)的速度规律之外,还可以确定膜生长(或溶解)速度发生变化的 89, 朴 卜 八小丫 枯 ‘乞 卜 ‘ 常数 。 所 谓 裸 表而 的光 学常数就 是 在样品 表而 上无 膜 的情 况 下 , 椭偏 仪测 得 的 光 学常数 。 不 同材 料样品 裸表面 光学常数 固然 不 同 , 就 是 同一材料样品 往往也 因其冶炼时 一 二艺 上的微 小差 异 或 在制备 镜面 时抛 光 过程 的微 小差 异 而使得 裸 表面 光学 参数 各 自不 同 。 因此 , 必 需 获得所 研 究 的侮个 样品 的 裸表而 光学 参数才能 在腐蚀 性 水 溶液介质 中对其 表而 膜 的性 质进 行研 究 。 裸 表面 光 学 参数 的 获得 在 于 制备 一个无 膜 的 表面 。 有若 干 种制备 无膜表面 的方法 , 其 中最好 的方 法 是 在可 引进水溶液介质 的超 高真空 室 中 用 烘 烤或 离子 枪 刻蚀 的技 术来制备无膜 表面 。 使用 这 种方法 可 制备 出非常洁净 的无膜 表面 , 从 而获得十 分 精确的裸 表面 光学参数 , 然而这种方 法所 涉及到 的设备十分 复杂 , 价 格却 贵 , 目前我们无 法采用 。 我们 采用 的是 阴极还原去膜 法 , 使用 这 种方法可以 制备 出一 个较 为洁净 的表 面 。 这 种方 法 是利用 值电位 仪产生一个恒定 的 阴极 电位或 阴极电流 , 使 得 处 于所 研 究 的 腐蚀性水 溶液 介质 之 中或处 于其他 还原性 水 溶 液介质 中的金 属 样品 上的表面 膜 逐渐 还原 掉 , 从而 获得这个样品 的 裸表面 。 使用 这种方 法 时 , 要求待测金 属 样品 在该腐蚀 性水 溶液介质 中 或还原 性水 溶 液介质 中的还原 电位高于析 氢 电位 。 此方 法 最用 于金 属腐蚀 研 究 , 因为其有时可 在所 研 究 的腐蚀 性 水 溶液 介质 巾直 接产生一 个裸露 表面 。 一般说 来 , 在阴极还原去膜 法 中 , 把 在阴极 还 原 过 程 中不 再 随 阴极 还原 电 位的 下 降而 继续 变 化的中与△记 为冲 。 与△ 。 , 认 为此 时 金 属样品 的待 测 表面 是 无 膜 的 。 然而 , 用 该 方 法 对一 些平 行试 样所 取得 的八 。 与中 。 往 往 离散 度较大 。 为此 , 我们 又 配合 使用 了机械去膜 法 , 即在平 行试 样 中任选 出几 个 , 浸 泡 在 的 澳一 甲醇溶液之 中 , 用 薄刀 片在其 表而 上划满 左右 的小方 格 。 若干 分 钟后 , 表面膜会 ’ 从 刀 口 处 自动卷起 , 漂 浮于溶液之 中 , 使金 属 样 品露 出银灰 色的 基体 。 此 时排 出澳一 甲醇溶 液 , 同时 引入 阴极还原 去膜 法所 需 要使 用 的腐蚀性 水 溶液 介质 或还 原性水 溶液介质 , 控 制 电 位 , 使膜无 法生 长 , 测定 出△ “ 及中 。 。 用 这种方 法测 出的几 个平行 样品 的△ 。 及中 。 将会是 比较 集 中的 , 取 它 们 的 平均值 灰不 。 做 为接下去所 用 的 阴极还原 去膜 法 的 裸 表面 判 据 。 即用 阴 极还 原去膜 法 制备 裸 表面 吮 以取 得沙 与不 。 附近的值 为准 , 精度可 自行规 定 。 表面糙 化的影响 金属 样品 表面膜 的增厚与金 属 表面 的糙化会 引 起椭偏仪 参数 △与冲相 同 的变 化趋势 。 因 此, 在用椭偏 术 对金 属腐蚀 过程 中膜 的变 化进 行研 究 时 , 很 难 区别 椭偏 仪 参数 △与冲的变 化 是 由膜 增厚 引起 的还 是 由金 属 表面糙 化 引起 的 。 目前 , 我们 是 根 据 与椭 偏仪 参数 同 时 获得 的 电化学 参数 来 推断 金 属 样品所处的 电化学过程 , 并根 据该 过程对膜所 起 的 作用来 判断 椭偏仪 参数 △与中的变 化是 由什 么 引起 的 , 从 而得 出合 理结论 。 最近 有文 献 ” , 报 导 了粗糙 表面 的椭 偏 术定量 测量 , 这 为使 用椭偏 术研究金 属 溶解的速 度 腐蚀 速 度 提 供 了有力 的 支持 。 三 、 金 属腐蚀 研 究实例 、 椭偏术在金 属腐蚀 研究 中的应 用 可分 为两 大 类 。 一 类是 对腐蚀性 水 溶 液介质 中的 金 属 表 面膜 的厚度及光学常数 进 行定量 的测定 , 同 时测定 电流 与 电位 , 然后 由推 知 的 电化学 过程 及 膜 的厚度与析射率来探 讨金 属 表面膜 在该介质 中的性 质 。 这 一 类应用称 为定量 椭偏 术 , 利用 它可 对膜 的生 长 、 溶解及性 质进 行研究 。 另一 类是 在应用椭偏术研究金 属腐蚀 过 程 时 , 不 去 准 确地 测定金 属 表面膜 的厚 度 及折射率 , 而 是 准确地 测 定 △ 与中的变 化速 度 , 变 化方 向 增 或减 及变 化规 律 , 从而对金 属腐蚀 过程 进 行 研究 。 这 一 类应 用称 为定性 椭偏 术 、 利用 它除 了可 确定膜生 长 或溶解 的 速度规 律之外 , 还 可 以 确定膜生长 或溶解 速 度发生变 化 的
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