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Hydroxyl transport mechanisms upon passivation of Cr-Fe-Co-Ni-Mo multi-principal element alloy surfaces investigated by isotopic labelling

钝化 合金 氧化物 氢氧化物 电解质 X射线光电子能谱 无机化学 溶解 二次离子质谱法 冶金 材料科学 化学 水溶液 腐蚀 化学工程 离子 纳米技术 电极 物理化学 工程类 有机化学 图层(电子)
作者
Xueying Wang,Dimitri Mercier,Sandrine Zanna,Antoine Seyeux,Loïc Perrière,Mathilde Laurent‐Brocq,I. Guillot,Vincent Maurice,Philippe Marcus
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier BV]
卷期号:655: 159558-159558 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2024.159558
摘要

Time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) combined with deuterium labelling (D2O), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) were applied to investigate the interfacial transport mechanisms of hydroxyls between aqueous electrolyte and outer part of the protective oxide film during passivation of Cr15Fe10Co5Ni60Mo10 multi-principal element alloy surfaces. A ToF-SIMS signal treatment methodology was developed to retrieve the in-depth distribution of deuterated hydroxides in the nanometer-thick surface oxide film. After immersion at free potential or anodic passivation in acidified D2O, the initial bilayer structure is retained. The use of heavy water electrolyte has no effect on the composition alterations induced by passivation. Deuterated species were detected mostly in the outer layer of the surface oxide film. Pure inward hydroxyl diffusion from electrolyte/oxide to oxide/metal interface is excluded from being primarily responsible for oxide film growth induced by anodic passivation. The hydroxyls from the dissolving hydroxide species are retained in the oxide film and participate in forming Cr hydroxide, thus reducing the hydroxyl surface uptake from the electrolyte. This work provides deeper insight into the mechanisms of oxide growth and corrosion protection induced by anodic passivation.
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