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Journal of the Korean Chemical Society (JKCS)

ISSN 1017-2548(Print)
ISSN 2234-8530(Online)
Volume 26, Number 6
JKCSEZ 26(6)
December 20, 1982 

Electrochemical and Optical Studies on the Passivation of Nickel

니켈의 부동화에 관한 전기화학적 및 광학적 연구
Dong Jin Kim, Woon-kie Paik

김동신, 백운기
염기성 용액에서 니켈표면에 생성되는 양극 산화막의 성질과 그 생성 메카니즘을 알아보기 위하여 반사율 측정과 타원편광 반사법 측정을 동시에 하는 실험방법을 이용하였다. 과도적 변화의 측정을 위하여 파라데이 효과에 의한 평면편광의 변조를 이용하여 타원편광 반사계를 자동화하였다. 높은 순도의 다결정성 니켈을 연마한 후 환원전위에서 부동화전위로 전위를 갑작스럽게 변화시켜 전기화학적으로 부동화를 유도하면서 생성되는 표면막의 반사율(r)과 타원편광 반사법 파라미터들(Δ, Ψ)의 변화를 자동화타원편광 반사계를 사용하여 기록하였다. 생성된 표면막의 광학상수들 n,k와 두께 τ를 결정하기 위해서 컴퓨터로 세가지 광학 측정치를 포함하는 세개의 연립방정식을 풀었다. 이러한 계산값들의 크기와 그 값들이 pH와 시간에 따라 변하는 모습을 살펴 본 결과, 니켈의 부동화는 15Å 미만의 얇은 표면막으로도 효과적으로 이루어질 수 있으며, 이 부동화막은 작은 흡광계수를 갖고 있는 것으로 보인다. 또한, pH가 클수록 부동화상태에 빨리 도달하며 생성된 부동화막의 구조도 더욱 치밀해지는 것으로 보인다. 실험 결과들은 부동화막의 조성은 부동화가 이루어지는 초기에는 Ni(OH)2에 가까우나 시간이 경과함에 따라 부분적으로 탈수되어 NiO로 변한다는 추정과 부합한다.

The technique of combined-measurement of reflectance and ellipsometric parameters was used for studying the anodic film formed on nickel surface in basic solutions. An ellipsometer was automated for transient measurements by way of modulating the plane-polarized light with the Faraday effect. Surface film was formed electrochemically by applying a potential step from the reduction potential range to the passivation range on a polished, high-purity, polycrystalline nickel specimen. From that instant, the changes in the reflectance(r) and the ellipsometric parameters(Δ, Ψ) of the surface film were recorded by the automatic ellipsometer. Three exact simultaneous equations including these optical signals, Δ,Ψ and r were solved numerically with a computer in order to determine the optical properties, n, k, and the thickness, τ, of the surface film. From the computed results which showed dependence on pH and time, it was found that passivation of nickel can be effectively attained by surface film thinner than 15Å and this passivation film has a small optical absorption coefficient. It seemed that a high pH environment enhances the rate of passivation and is favorable for a denser structure of the surface film. The experimental evidence is in accordance with the hypothesis that the composition of the passive film can be approximated by Ni(OH)2 in the early stage of passivation and that as time passes the composition changes partially toward that of NiO through dehydration.

369 - 377
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