Surface Analysis of Copper Patinas Formed Outdoors by using Time-of-flight Secondary Ion Mass Spectrometry

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抄録

夏季及び冬季の1カ月間, 都市部大気に暴露した銅板上の炭素含有層を飛行時間型二次イオン質量分析により分析した. as-exposed表面における正イオンマススペクトルは夏季に生成した炭素含有層の化学組成が冬季の生成した炭素含有層と本質的に同様であることを示していた. しかしながら, 揮発性有機化合物に由来するイオンフラグメントの強度は冬季に暴露した銅板表面の方が夏季の場合と比較して強かった. 分析装置内での炭化水素によるコンタミネーションの量が2つの銅板試料で同様であると仮定した場合, 上記の強度の違いは揮発性有機化合物の物理吸着の温度依存性に起因するものと考えられた. 最表面から5nmスパッタした表面 (スパッタ表面) における正イオンマススペクトルとas-exposed表面における正イオンマススペクトルとの間には違いが見られた. スパッタ面でのみ検出された化学物質は, 標準物質のマススペクトルとの比較の結果, フタル酸ジカプリルと同定された. フタル酸ジカプリルに由来するピークは冬季に暴露した銅板試料で夏季のものより強く観測され, これは冬季の高い有機炭素粒子濃度によるものと考えられた. 冬季に暴露した銅板上に生成した厚い炭素含有層は, 腐食生成物の表面への直接的な水分吸着のバリアとなるため, 銅の大気腐食を遅らせる一要因となる.

We used time-of-flight secondary ion mass spectrometry to get a better understanding of the carbon-containing layer formed in summer and winter on copper exposed to an urban atmosphere. The positive ion mass spectra of as-exposed surfaces revealed that the chemical composition of the carbon-containing layer formed in summer was essentially the same as that formed in winter. However, the intensities of ion fragments originating from volatile organic compounds adsorbed in winter were stronger than those in summer. This is attributed to the temperature dependence of the physisorption of the compounds, assuming that the amounts of hydrocarbon contamination in the analytical instrument were the same for both samples. The positive ion mass spectra of sputtered surfaces (5 nm from the uppermost surface) showed that the chemical composition of the sputtered surface was different than that of the as-exposed surfaces. The only compound found on the sputtered surfaces was dicapryl phthalate (DCP), based on a comparison of the standard mass spectra of DCP with the observed ones. The peaks arising from DCP observed on the copper exposed in winter were higher than those in summer. This is attributed to the higher particulate organic carbon concentration observed in winter. The thicker carbon-containing layer formed on the copper exposed in winter possibly retarded the atmospheric corrosion by acting as a barrier to water adsorption on the copper patina.

収録刊行物

  • 材料と環境 : zairyo-to-kankyo  

    材料と環境 : zairyo-to-kankyo 55(4), 146-151, 2006-04-15 

    Japan Society of Corrosion Engineering

参考文献:  15件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10018133718
  • NII書誌ID(NCID)
    AN10235427
  • 本文言語コード
    ENG
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    09170480
  • NDL 記事登録ID
    7927089
  • NDL 雑誌分類
    ZP41(科学技術--金属工学・鉱山工学)
  • NDL 請求記号
    Z17-266
  • データ提供元
    CJP書誌  NDL  J-STAGE 
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