1. Katte ettevalmistamine
Hilisema elektrokeemilise testi hõlbustamiseks valitakse aluseks 30 mm × 4 mm 304 roostevaba teras.Poleerige ja eemaldage aluspinna pinnalt jääkoksiidikiht ja roosteplekid liivapaberiga, asetage need atsetooni sisaldavasse keeduklaasi, töödelge aluspinna pinnal olevaid plekke 20 min Bangjie elektroonikafirma ultrahelipuhastusvahendiga bg-06c, eemaldage kulumisjäägid metallist aluspinna pinnale alkoholi ja destilleeritud veega ning kuivatage need puhuriga.Seejärel valmistati alumiiniumoksiid (Al2O3), grafeen ja hübriidsüsinik-nanotoru (mwnt-coohsdbs) proportsionaalselt (100: 0: 0, 99,8: 0,2: 0, 99,8: 0: 0,2, 99,6: 0,2: 0,2) ja asetati kuulveski (Nanjing NANDA pillitehase qm-3sp2) kuulfreesimiseks ja segamiseks.Kuulveski pöörlemiskiiruseks määrati 220 R/min ja kuulveski keerati
Pärast kuulfreesimist seadke kuuljahvatamise paagi pöörlemiskiiruseks vaheldumisi 1/2 pärast kuulfreesimise lõppu ja kuuljahvatamise paagi pöörlemiskiiruseks 1/2 vaheldumisi pärast kuulfreesimise lõpetamist.Kuuljahvatatud keraamiline täitematerjal ja sideaine segatakse ühtlaselt vastavalt massifraktsioonile 1,0 ∶ 0,8.Lõpuks saadi kleepuv keraamiline kate kõvendamise teel.
2. Korrosioonikatse
Selles uuringus kasutatakse elektrokeemilise korrosiooni testis Shanghai Chenhua chi660e elektrokeemilist tööjaama ja testis kolme elektroodi testimissüsteemi.Plaatinaelektrood on abielektrood, hõbe-hõbekloriidelektrood on võrdluselektrood ja kaetud proov on tööelektrood, mille efektiivne kokkupuuteala on 1 cm2.Ühendage võrdluselektrood, tööelektrood ja abielektrood elektrolüütikambris instrumendiga, nagu on näidatud joonistel 1 ja 2. Enne katset leotage proovi elektrolüüdis, mis on 3,5% NaCl lahus.
3. Pinnakate elektrokeemilise korrosiooni Tafeli analüüs
Joonisel 3 on kujutatud erinevate nanolisanditega kaetud katmata substraadi ja keraamilise katte Tafeli kõverat pärast 19-tunnist elektrokeemilist korrosiooni.Elektrokeemilise korrosioonikatsega saadud korrosioonipinge, korrosioonivoolutiheduse ja elektrilise impedantsi katseandmed on toodud tabelis 1.
Esita
Kui korrosioonivoolu tihedus on väiksem ja korrosioonikindluse efektiivsus suurem, on katte korrosioonikindlus parem.Jooniselt 3 ja tabelist 1 on näha, et kui korrosiooniaeg on 19h, on paljasmetalli maatriksi maksimaalne korrosioonipinge -0,680 V ning ka maatriksi korrosioonivoolutihedus on suurim, ulatudes 2,890 × 10-6 A-ni. /cm2 。 Puhta alumiiniumoksiidi keraamilise kattega katmisel vähenes korrosioonivoolu tihedus 78%-ni ja PE oli 22,01%.See näitab, et keraamiline kate mängib paremat kaitsefunktsiooni ja võib parandada katte korrosioonikindlust neutraalses elektrolüüdis.
Kui kattele lisati 0,2% mwnt-cooh-sdbs või 0,2% grafeeni, vähenes korrosioonivoolu tihedus, suurenes vastupidavus ja katte korrosioonikindlus paranes veelgi, PE oli vastavalt 38,48% ja 40,10%.Kui pind on kaetud 0,2% mwnt-cooh-sdbs ja 0,2% grafeeniga segatud alumiiniumoksiidi kattega, väheneb korrosioonivool veelgi 2,890 × 10-6 A / cm2-lt 1,536 × 10-6 A / cm2-ni, mis on maksimaalne takistus väärtus, suurenenud 11388 Ω-lt 28079 Ω-ni ja katte PE võib ulatuda 46,85% -ni.See näitab, et valmistatud sihttootel on hea korrosioonikindlus ning süsinik-nanotorude ja grafeeni sünergistlik toime võib tõhusalt parandada keraamilise katte korrosioonikindlust.
4. Leotamisaja mõju kattetakistusele
Katte korrosioonikindluse edasiseks uurimiseks, võttes arvesse proovi elektrolüüti sukeldumisaja mõju katsele, saadakse nelja kattekihi takistuse muutumiskõverad erinevatel sukeldumisaegadel, nagu on näidatud joonisel. 4.
Esita
Sukeldamise algfaasis (10 h) on katte hea tiheduse ja struktuuri tõttu elektrolüüti raske kattesse sukeldada.Sel ajal näitab keraamiline kate suurt vastupidavust.Pärast teatud perioodi leotamist väheneb takistus oluliselt, kuna aja möödudes moodustab elektrolüüt järk-järgult korrosioonikanali läbi katte pooride ja pragude ning tungib maatriksisse, mille tulemusena väheneb oluliselt katte vastupidavus. kattekiht.
Teises etapis, kui korrosiooniproduktid suurenevad teatud koguseni, blokeeritakse difusioon ja vahe järk-järgult blokeeritakse.Samal ajal, kui elektrolüüt tungib siduva põhjakihi/maatriksi liidesesse, reageerivad veemolekulid maatriksis oleva Fe-elemendiga katte/maatriksi ristmikul, moodustades õhukese metalloksiidkile, mis takistab elektrolüüdi tungimine maatriksisse ja suurendab takistuse väärtust.Kui paljas metallmaatriks on elektrokeemiliselt korrodeerunud, tekib suurem osa rohelisest flokuleerivast sadest elektrolüüdi põhjas.Elektrolüütiline lahus ei muutnud kaetud proovi elektrolüüsimisel värvi, mis võib tõestada ülaltoodud keemilise reaktsiooni olemasolu.
Lühikese leotusaja ja suurte välismõjurite tõttu analüüsitakse elektrokeemiliste parameetrite täpse muutuse seose edasiseks saamiseks Tafeli kõveraid 19 h ja 19,5 h.Zsimpwini analüüsitarkvaraga saadud korrosioonivoolutihedus ja -takistus on toodud tabelis 2. Leitakse, et 19-tunnisel leotamisel on puhta alumiiniumoksiidi ja nanolisandmaterjale sisaldava alumiiniumoksiidi komposiitkatte korrosioonivoolu tihedus võrreldes palja substraadiga. väiksem ja takistuse väärtus on suurem.Süsinik-nanotorusid sisaldava keraamilise katte ja grafeeni sisaldava katte vastupidavus on peaaegu sama, samas kui süsinik-nanotorude ja grafeenikomposiitmaterjalidega katte struktuur on oluliselt paranenud. Selle põhjuseks on ühemõõtmeliste süsinik-nanotorude ja kahemõõtmelise grafeeni sünergistlik toime. parandab materjali korrosioonikindlust.
Keelekümblusaja pikenemisega (19,5 h) suureneb katmata aluspinna vastupidavus, mis näitab, et see on korrosiooni teises etapis ja aluspinna pinnale tekib metalloksiidkile.Samamoodi suureneb aja pikenemisega ka puhta alumiiniumoksiidi keraamilise katte vastupidavus, mis näitab, et kuigi praegu on keraamilise katte aeglustav toime, on elektrolüüt tunginud katte/maatriksi liidesesse ja tekitanud oksiidkile. keemilise reaktsiooni kaudu.
Võrreldes 0,2% mwnt-cooh-sdbs sisaldava alumiiniumoksiidi kattega, 0,2% grafeeni sisaldava alumiiniumoksiidi kattega ja 0,2% mwnt-cooh-sdbs ja 0,2% grafeeni sisaldava alumiiniumoksiidi kattega vähenes katte vastupidavus aja pikenedes oluliselt, vähenes. vastavalt 22,94%, 25,60% ja 9,61%, mis näitab, et elektrolüüt ei tunginud sel ajal katte ja aluspinna ühenduskohta. Selle põhjuseks on asjaolu, et süsiniknanotorude ja grafeeni struktuur blokeerib elektrolüüdi allapoole tungimise, kaitstes seega maatriks.Nende kahe sünergilist toimet kontrollitakse veelgi.Kaht nanomaterjali sisaldav kate on parema korrosioonikindlusega.
Tafeli kõvera ja elektrilise impedantsi väärtuse muutuse kõvera abil leitakse, et grafeeni, süsinik-nanotorude ja nende seguga alumiiniumoksiidi keraamiline kate võib parandada metallmaatriksi korrosioonikindlust ning nende kahe sünergiline toime võib korrosiooni veelgi parandada. kleepuva keraamilise katte vastupidavus.Nanolisandite mõju katte korrosioonikindlusele edasiseks uurimiseks jälgiti katte mikropinna morfoloogiat pärast korrosiooni.
Esita
Joonis 5 (A1, A2, B1, B2) näitab eksponeeritud 304 roostevabast terasest ja kaetud puhta alumiiniumoksiidiga keraamika pinnamorfoloogiat erineva suurendusega pärast korrosiooni.Joonis 5 (A2) näitab, et pind muutub pärast korrosiooni karedaks.Palja aluspinna puhul tekivad peale elektrolüüti sukeldamist pinnale mitu suurt korrosioonisüvendit, mis viitavad sellele, et palja metallmaatriksi korrosioonikindlus on halb ja elektrolüüt on kergesti maatriksisse tungiv.Puhta alumiiniumoksiidi keraamilise katte puhul, nagu on näidatud joonisel 5 (B2), kuigi pärast korrosiooni tekivad poorsed korrosioonikanalid, blokeerivad puhta alumiiniumoksiidi keraamilise katte suhteliselt tihe struktuur ja suurepärane korrosioonikindlus tõhusalt elektrolüüdi sissetungi, mis selgitab alumiiniumoksiidkeraamilise katte impedantsi tõhus parandamine.
Esita
Mwnt-cooh-sdbs, 0,2% grafeeni sisaldavate katete ja 0,2% mwnt-cooh-sdbs ja 0,2% grafeeni sisaldavate katete pinnamorfoloogia.On näha, et joonisel 6 kujutatud kaks grafeeni sisaldavat katet (B2 ja C2) on lameda struktuuriga, kattekihis olevate osakeste vaheline seos on tihe ja täitematerjali osakesed on liimiga tihedalt mähitud.Kuigi pind on elektrolüüdi toimel erodeeritud, tekib vähem pooride kanaleid.Pärast korrosiooni on kattepind tihe ja defektseid struktuure on vähe.Joonise 6 (A1, A2) puhul on mwnt-cooh-sdbs omaduste tõttu korrosioonieelne kattekiht ühtlaselt jaotunud poorne struktuur.Pärast korrosiooni muutuvad originaaldetaili poorid kitsaks ja pikaks ning kanal muutub sügavamaks.Võrreldes joonisega 6 (B2, C2), on struktuuril rohkem defekte, mis on kooskõlas elektrokeemilise korrosioonikatsega saadud katte impedantsi väärtuse suurusjaotusega.See näitab, et grafeeni sisaldav alumiiniumoksiidkeraamiline kate, eriti grafeeni ja süsinik-nanotoru segu, on parima korrosioonikindlusega.Seda seetõttu, et süsinik-nanotoru ja grafeeni struktuur võib tõhusalt blokeerida pragude difusiooni ja kaitsta maatriksit.
5. Arutelu ja kokkuvõte
Alumiiniumoksiidkeraamilisel kattekihil süsiniknanotorude ja grafeenilisandite korrosioonikindluse testi ja katte pinna mikrostruktuuri analüüsi abil tehakse järgmised järeldused:
(1) Kui korrosiooniaeg oli 19 tundi, lisades 0,2% hübriidsüsinik-nanotoru + 0,2% grafeeni segamaterjalist alumiiniumoksiidi keraamilist katet, suurenes korrosioonivoolu tihedus 2,890 × 10-6 A / cm2-lt 1,536 × 10-6 A /-ni. cm2, suurendatakse elektrilist impedantsi 11388 Ω-lt 28079 Ω-ni ja korrosioonikindluse efektiivsus on suurim, 46,85%.Võrreldes puhta alumiiniumoksiidi keraamilise kattega on grafeeni ja süsinik-nanotorudega komposiitkattel parem korrosioonikindlus.
(2) Elektrolüüdi sukeldumisaja pikenemisega tungib elektrolüüt katte / aluspinna ühenduspinda, et tekitada metalloksiidkile, mis takistab elektrolüüdi tungimist aluspinnasse.Elektriline impedants esmalt väheneb ja seejärel suureneb ning puhta alumiiniumoksiidi keraamilise katte korrosioonikindlus on halb.Süsiniknanotorude ja grafeeni struktuur ja sünergia blokeerisid elektrolüüdi allapoole tungimise.19,5 h leotamisel vähenes nanomaterjale sisaldava katte elektriline impedants vastavalt 22,94%, 25,60% ja 9,61% ning katte korrosioonikindlus oli hea.
6. Katte korrosioonikindluse mõjumehhanism
Tafeli kõvera ja elektrilise impedantsi väärtuse muutuse kõvera abil leitakse, et grafeeni, süsinik-nanotorude ja nende seguga alumiiniumoksiidi keraamiline kate võib parandada metallmaatriksi korrosioonikindlust ning nende kahe sünergiline toime võib korrosiooni veelgi parandada. kleepuva keraamilise katte vastupidavus.Nanolisandite mõju katte korrosioonikindlusele edasiseks uurimiseks jälgiti katte mikropinna morfoloogiat pärast korrosiooni.
Joonis 5 (A1, A2, B1, B2) näitab eksponeeritud 304 roostevabast terasest ja kaetud puhta alumiiniumoksiidiga keraamika pinnamorfoloogiat erineva suurendusega pärast korrosiooni.Joonis 5 (A2) näitab, et pind muutub pärast korrosiooni karedaks.Palja aluspinna puhul tekivad peale elektrolüüti sukeldamist pinnale mitu suurt korrosioonisüvendit, mis viitavad sellele, et palja metallmaatriksi korrosioonikindlus on halb ja elektrolüüt on kergesti maatriksisse tungiv.Puhta alumiiniumoksiidi keraamilise katte puhul, nagu on näidatud joonisel 5 (B2), kuigi pärast korrosiooni tekivad poorsed korrosioonikanalid, blokeerivad puhta alumiiniumoksiidi keraamilise katte suhteliselt tihe struktuur ja suurepärane korrosioonikindlus tõhusalt elektrolüüdi sissetungi, mis selgitab alumiiniumoksiidkeraamilise katte impedantsi tõhus parandamine.
Mwnt-cooh-sdbs, 0,2% grafeeni sisaldavate katete ja 0,2% mwnt-cooh-sdbs ja 0,2% grafeeni sisaldavate katete pinnamorfoloogia.On näha, et joonisel 6 kujutatud kaks grafeeni sisaldavat katet (B2 ja C2) on lameda struktuuriga, kattekihis olevate osakeste vaheline seos on tihe ja täitematerjali osakesed on liimiga tihedalt mähitud.Kuigi pind on elektrolüüdi toimel erodeeritud, tekib vähem pooride kanaleid.Pärast korrosiooni on kattepind tihe ja defektseid struktuure on vähe.Joonise 6 (A1, A2) puhul on mwnt-cooh-sdbs omaduste tõttu korrosioonieelne kattekiht ühtlaselt jaotunud poorne struktuur.Pärast korrosiooni muutuvad originaaldetaili poorid kitsaks ja pikaks ning kanal muutub sügavamaks.Võrreldes joonisega 6 (B2, C2), on struktuuril rohkem defekte, mis on kooskõlas elektrokeemilise korrosioonikatsega saadud katte impedantsi väärtuse suurusjaotusega.See näitab, et grafeeni sisaldav alumiiniumoksiidkeraamiline kate, eriti grafeeni ja süsinik-nanotoru segu, on parima korrosioonikindlusega.Seda seetõttu, et süsinik-nanotoru ja grafeeni struktuur võib tõhusalt blokeerida pragude difusiooni ja kaitsta maatriksit.
7. Arutelu ja kokkuvõte
Alumiiniumoksiidkeraamilisel kattekihil süsiniknanotorude ja grafeenilisandite korrosioonikindluse testi ja katte pinna mikrostruktuuri analüüsi abil tehakse järgmised järeldused:
(1) Kui korrosiooniaeg oli 19 tundi, lisades 0,2% hübriidsüsinik-nanotoru + 0,2% grafeeni segamaterjalist alumiiniumoksiidi keraamilist katet, suurenes korrosioonivoolu tihedus 2,890 × 10-6 A / cm2-lt 1,536 × 10-6 A /-ni. cm2, suurendatakse elektrilist impedantsi 11388 Ω-lt 28079 Ω-ni ja korrosioonikindluse efektiivsus on suurim, 46,85%.Võrreldes puhta alumiiniumoksiidi keraamilise kattega on grafeeni ja süsinik-nanotorudega komposiitkattel parem korrosioonikindlus.
(2) Elektrolüüdi sukeldumisaja pikenemisega tungib elektrolüüt katte / aluspinna ühenduspinda, et tekitada metalloksiidkile, mis takistab elektrolüüdi tungimist aluspinnasse.Elektriline impedants esmalt väheneb ja seejärel suureneb ning puhta alumiiniumoksiidi keraamilise katte korrosioonikindlus on halb.Süsiniknanotorude ja grafeeni struktuur ja sünergia blokeerisid elektrolüüdi allapoole tungimise.19,5 h leotamisel vähenes nanomaterjale sisaldava katte elektriline impedants vastavalt 22,94%, 25,60% ja 9,61% ning katte korrosioonikindlus oli hea.
(3) Süsiniknanotorude omaduste tõttu on ainult süsiniknanotorudega lisatud kate enne korrosiooni ühtlaselt jaotunud poorse struktuuriga.Pärast korrosiooni muutuvad originaaldetaili poorid kitsaks ja pikaks ning kanalid muutuvad sügavamaks.Grafeeni sisaldav kate on enne korrosiooni lameda struktuuriga, kattes olevate osakeste kombinatsioon on tihe ja täitematerjali osakesed on liimiga tihedalt mähitud.Kuigi pärast korrosiooni pind on elektrolüüdi poolt erodeeritud, on pooride kanaleid vähe ja struktuur on endiselt tihe.Süsiniknanotorude ja grafeeni struktuur võib tõhusalt blokeerida pragude levikut ja kaitsta maatriksit.
Postitusaeg: 09.03.2022