The Role of Alloying Elements on Passive Film Evolution in Advanced Ni rich Alloys
Revealed by Synchrotron X-ray Measurements Combined with Chemical and Electrochemical Analyses
Tid: Fr 2026-05-29 kl 10.00
Plats: F3, Lindstedtvägen 26
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/64933209068?pwd=qaXW2YrW5BdkK3sbHyaKbsZ60oALdx.1
Språk: Engelska
Ämnesområde: Kemi
Respondent: MSc Josefin Eidhagen , Yt- och korrosionsvetenskap, Alleima AB, S-81181 Sandviken, Sweden
Opponent: Professor Kevin Ogle, Chimie-ParisTech, PSL Research University, CNRS, Institut de Recherche Chimie Paris, Paris 75005, France
Handledare: Professor Jinshan Pan, Yt- och korrosionsvetenskap; Doktor Ulf Kivisakk, Alleima AB, S-81181 Sandviken, Sweden; Professor Edvin Lundgren, Lund Univ, Div Synchrotron Radiat Res, S-22100 Lund, Sweden
QC 20260429
Abstract
Det är bättre för planeten att använda material så länge som möjligt. Korrosionsbeständiga Ni-rika legeringar används i krävande vattenbaserade miljöer där lång livslängd och tillförlitlig funktion är avgörande. Deras korrosionsbeständighet beror på att en tunn skyddande oxidfilm, en så kallad passivfilm, bildas på ytan. Under mer oxiderande förhållanden kan denna skyddande film förändras i sammansättning och struktur, växa i tjocklek och till slut förlora sin skyddande förmåga, vilket leder till ökad metallupplösning.
Syftet med denna avhandling är att öka förståelsen för passivering, oxidfilmens utveckling och transpassiv upplösning hos Ni-rika legeringar i vattenmiljöer, med fokus på legeringselementens roll. För att studera dessa processer kombinerades elektrokemiska metoder med kompletterande tekniker såsom synkrotron-röntgenfotoelektronspektroskopi (XPS) och glödurladdningsoptisk emissionsspektroskopi (GD-OES) för att erhålla information om oxidens sammansättning, oxidationstillstånd och tjocklek. Parallellt analyserades lösta element i elektrolyten med ICP-OES och UV-Vis-spektroskopi för att ge information om metallupplösning under anodisk polarisering.
Resultaten visar att molybden och niob starkt påverkar hur oxiden utvecklas vid högre anodiska potentialer och bekräftar att krom är avgörande för att etablera och upprätthålla passivitet. Sammansättningen hos den transpassiva oxiden visade sig vara starkt beroende av legeringens sammansättning. I Nb-innehållande legeringar utarmades krom i den transpassiva oxiden, medan molybden och niob blev de dominerande oxidbildande elementen. I frånvaro av niob dominerades den transpassiva oxiden i stället av krom tillsammans med molybden. Resultaten visar också att molybden har en dubbel roll genom att bidra både till passivfilmens stabilitet och till upplösningsrelaterade processer i starkt oxiderande miljöer. Dessa resultat ger nya insikter i legeringselementens roll och kan bidra till materialval och legeringsutveckling för aggressiva miljöer.
Sammantaget visar detta arbete att utvecklingen av passivfilmen på Ni-rika legeringar styrs av synergistiska interaktioner mellan legeringselement, vilka påverkar selektiv oxidation, oxidtillväxt och metallupplösning. Transpassivt beteende bör därför inte enbart förstås som en upplösning av passivfilmen, utan som en konkurrens mellan fortsatt oxidbildning och upplösning. Dessa resultat ger nya insikter i legeringselementens roll och kan bidra till materialval och legeringsutveckling för aggressiva miljöer.