การศึกษาฟิล์มออกไซด์ของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำโดยใช้วิธีการวัดสัมประสิทธิซีเบค

A Study of Oxide Films on Low Carbon Steel by Seebeck Coefficient Measurement

Name: วรรณภา วิไลพันธุ์

keyword: เทคนิคสเปกโทรสโกปีอิมพีแดนซ์ทางเคมีไฟฟ้า

; Electrochemical Impedance Spectroscopy Technique

Abstract: วิทยานิพนธ์นี้ได้ทำการศึกษาการเกิดฟิล์มออกไซด์ของเหล็กกล้าผสมต่ำและเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ โดยใช้วงิธีการวัดสัมประสิทธิ์ซีเบค ซึ่งทำการสร้างฟิล์มออกไซด์โดยวิธีทางเคมีไฟฟ้า วิธีทางไฮโดร เทอร์มัลและวิธีทางความร้อน เพื่อศึกษาถึงความสัมพันธ์ระหว่างค่าสัมประสิทธฺ์ซีเบคกับการเกิดฟิล์ม ออกไซด์ของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ สำหรับการสร้างฟิล์มออกไซด์ของเหล็กกล้าผสมต่ำโดยวิธีทาง เคมีไฟฟ้าได้ทำการสร้างฟิล์มออกไซด์ของเหล็กกล้าผสมต่ำที่ศักย์ไฟฟ้า 0.4 และ 0.8โวลต์ เป็นเวลา 15 และ 10 ชั่วโมง เพื่อศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นของฟิล์มออกไซด์กับระยะเวลาที่ใช้ใน การสร้างฟิล์ม ซึ่งความหนาแน่นของฟิล์มออกไซด์สามารถคำนวนได้จากเทคนิคสเปกโทรสโกปี อิมพีแดนซ์ทางเคมีไฟฟ้า (EIS) โดยพบว่าเมื่อระยะเวลาในการสร้างฟิล์มออกไชด์เพิ่มมากขึ้นความ หนาของฟิล์มออกไซด์ไม่แตกต่างกับ นอกจากนี้ยังศึกษาพฤติกรรมการกัดกร่อนและการเกิดฟิล์ม ออกไซด์ของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำที่ศักย์-0.4 และ 0.6 โวลต์เป็นเวลา 1 ชั่วโมง พบว่าค่า สัมประสิทธิ์ซีเบคของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำที่เกิดฟิล์มออกไซด์เทียบกับค่าสัมประสิทธิ์ซีเบคของ ทองแดงมีค่าเพิ่มขึ้น ซึ่งจากการศึกษาโดยเทคนิค X-ray Photoelectron , Spectroscope (XPS)พบว่า ฟิล์มออกไซที่เกิดขึ้นเป็นฟิล์มฮีมาไทค์ (Fe2o3) สำหรับการสร้างฟิล์มออกไซด์ของเหล็กกล้า คาร์บอนต่ำโดยวิธีกาารทางไฮโดรเทอร์มัลในหม้อนึ่งความดันที่อุณหภูมิ 120 องศาเซลเซียส เป็นเวลา12 16 และ 24ชั่วโมงพบว่าค่าสัมประสิทธิ์ซีเบคหลังเกิดฟิล์มออกไซด์มีค่าเพิ่มขึ้นตามระยะเวลาและ อิเลคตรอนเป็นประจุหลักในการเคลื่อนที่ เมื่อศึกษาโดยเทคนิค XPS พบว่าฟิล์มออกไซด์ที่เกิดขึ้นเป็น ฟิล์มฮีมาไทค์ (Fe2o3) นอกจากนี้การศึกษาการเกิดฟิล์มออกไซด์โดยวิธีการทางความร้อนที่อุณหภมิใน การสร้างฟิล์ม 250 500 และ 750องศาเซลเซลเซียส พบว่าสัมประสิทธิ์ซีเบคของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ ที่เกิดฟิล์มออกไซด์มีค่าเพิมขึ้นเมืออุณหภูมิมากขึ้น เมือศึกษาชนิดของฟิล์มออกไซด์โดยใช้ เทคนิค X-raydiffraction (XRD) พบว่าฟิล์มออกไซด์ที่เกิขึ้นเป็นฟิล์มฮีมาไทค์ (Fe2o3) และฟิล์ม แมกนีไทต์(Fe3o4) ซึงสัณฐานวิทยาของฟิล์มออกไซด์ของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำที่ศึกษาโดยกล้อง จุลทรรศน์อิเลดตรอนแบบส่องกราด (SEM) มีโครงสร้างคล้ายเเกรนละเอียดที่ 250 องศาเซลเซลเซียส คล้ายเข็มที่500องศาเซลเซลเซียส และคล้ายฟองน้ำที่ 750 องศาเซลเซลเซียส ในการศึกษาผลของเวลาของ การเกิดออกซิเดชันได้ทำการศึกษาระยะเวลาในการสร้างฟิล์มออกไซด์ที่ 10 30 60 90 120 และ 240 นาที ที่อุณหภูมิ 500 องศาเซลเซลเซียส พบว่าสัมประสิทธิ์ซีเบคของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำที่เกิดฟิล์ม ออกไซด์มีค่าเพิ่มขึ้นตามระยะเวลา แต่ที่เวลา 120 และ 240 นาที ไม่สามารถวัดค่าสัมประสิทธื์ซีเบค ได้ ซึ่งจากเทคนิค XRD พบว่าฟิล์มออกไซด์ที่เกิดขึ้นเป็นฟิล์มแมกนีไทต์ (Fe3o4) ที่มีสัณฐานวิทยา เป็นโครงสร้างคล้ายแกรนละเอียดและคล้ายเข็มเมื่อเวลาในการสร้างฟิล์มเพิ่มขึ้น

Abstract: This thesis is aimed to study the formation of oxide film on low alloy and low carbon steels by Seebeck coefficient measurement. To study the relationship between the Seebeck coefficient and the oxide film formation on low carbon steel, iron oxide films were formed by electrochemical, hydrothermal and thermal methods. In electrochemical treatment, oxide of low alloy steel were formed at -0.4 and 0.8 V (vs. Ag/AgCl) for 1, 5 and 10 hr. Thickness of passive films were measured using Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) to investigate the relationship of oxide thickness and the Seebeck coefficient. The result indicated that the thicknesses of passive films do not change with formation times. Inaddition to low alloy steel, passive films on low carbon steels were formed at -0.4 and 0.6 V (vs, Ag/AgCl) for 1 hr. and the results showed that the measured Seebeck coefficient, relative to the Seebeck coefficient of copper, increased when the passive films were developed. Type of passive films, characterized by X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), is hematite (Fe20 3) . For hydrothermal method, the oxide films were grown on low carbon steel in autoclave at 120?C for 12, 16 and 24 hr. The measured Seebeck coefficient was found to rise up with increasing film formation times and electron was pointed out to be major carrier. From XPS analysis, type of the oxide films is hematite (Fe20 3) . In case of thermal treatment, the oxide films were formed at 250?C, 500 ?C and 750?C for 30 min. The measured Seebeck coefficient increases with oxidation temperatures. The X-ray diffraction patterns indicated that hematite (Fe20 ) and magnetite (Fe30 4) are oxides formed by this method. The morphology of the oxide films were analyzed by scanning electron microscopy (SEM). The oxide films morphologies are fine-grains structure, needle-like structure and sponge-like structure for oxides formed at 250?C, 500?C and 750?C, respectively. The oxide films were also grown in air at 500 "C for 10, 30, 60, 90, 120 and 240 min. The measured Seebeck coefficient of low carbon steel after thermal treatment increases with oxidation times. However the Seebeck coefficient can not be measured for samples treated at 500?C for 120 and 240 min. The XRD patterns show that magnetite (Fe30 4) is oxide film whose morphologies are fme-grains structure and needle-like structure when the time increases.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. สำนักหอสมุด.

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: ปรีชา เติมสุขสวัสดิ์

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2552-11-08

Modified: 2552-11-09

Issued: 2552-11-09

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: MT319

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีวัสดุ

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	MT319.pdf	1.93 MB	96	2024-11-26 15:44:36
2	MT319ab.pdf	42.17 KB	19	2023-06-21 14:51:50

ใช้เวลา

0.026519 วินาที