1. Pinnoitteen valmistelu
Myöhemmän sähkökemiallisen testin helpottamiseksi pohjaksi valitaan 30 mm × 4 mm 304 ruostumaton teräs.Kiillota ja poista jäljelle jäänyt oksidikerros ja ruostepisteet alustan pinnalta hiekkapaperilla, laita ne asetonia sisältävään dekantterilasiin, käsittele alustan pinnan tahrat Bangjie elektroniikkayhtiön ultraäänipuhdistimella bg-06c 20 min, poista metallialustan pinnalla olevat kulumisjäämät alkoholilla ja tislatulla vedellä ja kuivaa ne puhaltimella.Sitten valmistettiin alumiinioksidi (Al2O3), grafeeni ja hybridihiilinanoputki (mwnt-coohsdbs) suhteessa (100:0:0, 99,8:0,2:0, 99,8:0:0,2, 99,6:0,2:0,2) ja laitettiin kuulamylly (Nanjing NANDA instrumenttitehtaan qm-3sp2) kuulajyrsintää ja -sekoitusta varten.Kuulamyllyn pyörimisnopeus asetettiin 220 R/min ja kuulamylly käännettiin
Aseta kuulajyrsinnän jälkeen kuulajyrsintäsäiliön pyörimisnopeudeksi vuorotellen 1/2, kun kuulajyrsintä on valmis, ja aseta kuulajyrsintäsäiliön pyörimisnopeudeksi vuorotellen 1/2 kuulajyrsinnän päätyttyä.Kuulajauhettu keraaminen kiviaines ja sideaine sekoitetaan tasaisesti massaosuuden 1,0 ∶ 0,8 mukaan.Lopuksi liimakeraaminen pinnoite saatiin kovetusprosessilla.
2. Korroosiotesti
Tässä tutkimuksessa sähkökemiallinen korroosiotesti käyttää Shanghai Chenhua chi660e sähkökemiallista työasemaa, ja testi käyttää kolmen elektrodin testijärjestelmää.Platinaelektrodi on apuelektrodi, hopea-hopeakloridielektrodi on vertailuelektrodi ja päällystetty näyte on työelektrodi, jonka tehokas altistusala on 1 cm2.Liitä vertailuelektrodi, työelektrodi ja apuelektrodi elektrolyyttikennossa laitteeseen kuvien 1 ja 2 mukaisesti. Ennen testiä liota näyte elektrolyyttiin, joka on 3,5 % NaCl-liuosta.
3. Tafel-analyysi pinnoitteiden sähkökemiallisesta korroosiosta
Kuvassa 3 on Tafel-käyrä päällystämättömästä alustasta ja keraamisesta pinnoitteesta, joka on päällystetty erilaisilla nanolisäaineilla 19 tunnin sähkökemiallisen korroosion jälkeen.Sähkökemiallisella korroosiokokeella saadut korroosiojännite-, korroosiovirrantiheys- ja sähköimpedanssitestitiedot on esitetty taulukossa 1.
Lähetä
Kun korroosion virrantiheys on pienempi ja korroosionkestävyystehokkuus suurempi, pinnoitteen korroosionkestovaikutus on parempi.Kuvasta 3 ja taulukosta 1 nähdään, että kun korroosioaika on 19h, paljaan metallimatriisin maksimikorroosiojännite on -0,680 V ja matriisin korroosiovirrantiheys on myös suurin, saavuttaen 2,890 × 10-6 A /cm2 。 Puhtaalla alumiinioksidikeraamisella pinnoitteella pinnoitettuna korroosiovirran tiheys laski 78 %:iin ja PE oli 22,01 %.Se osoittaa, että keraaminen pinnoite suojaa paremmin ja voi parantaa pinnoitteen korroosionkestävyyttä neutraalissa elektrolyytissä.
Kun pinnoitteeseen lisättiin 0,2 % mwnt-cooh-sdbs tai 0,2 % grafeenia, korroosiovirran tiheys pieneni, vastus kasvoi ja pinnoitteen korroosionkestävyys parani edelleen, PE oli 38,48 % ja 40,10 %.Kun pinta päällystetään 0,2 % mwnt-cooh-sdbs:llä ja 0,2 % grafeenia sisältävällä alumiinioksidipinnoitteella, korroosiovirta pienenee entisestään arvosta 2,890 × 10-6 A / cm2 1,536 × 10-6 A / cm2:iin, maksimiresistanssiin. arvo nousi 11388 Ω:sta 28079 Ω:iin, ja pinnoitteen PE voi nousta 46,85 %:iin.Se osoittaa, että valmistetulla kohdetuotteella on hyvä korroosionkestävyys, ja hiilinanoputkien ja grafeenin synergistinen vaikutus voi tehokkaasti parantaa keraamisen pinnoitteen korroosionkestävyyttä.
4. Iotusajan vaikutus pinnoitteen impedanssiin
Pinnoitteen korroosionkestävyyden tutkimiseksi edelleen, ottaen huomioon näytteen elektrolyyttiin upotusajan vaikutus kokeeseen, saadaan neljän pinnoitteen vastuksen muutoskäyrät eri upotusajoilla kuvan osoittamalla tavalla. 4.
Lähetä
Upottamisen alkuvaiheessa (10 h) pinnoitteen hyvän tiheyden ja rakenteen vuoksi elektrolyyttiä on vaikea upottaa pinnoitteeseen.Tällä hetkellä keraaminen pinnoite osoittaa suurta kestävyyttä.Jonkin ajan liotuksen jälkeen vastus laskee merkittävästi, koska ajan myötä elektrolyytti muodostaa vähitellen korroosiokanavan pinnoitteen huokosten ja halkeamien läpi ja tunkeutuu matriisiin, mikä johtaa merkittävästi pinnoitteen vastuksen laskuun. pinnoite.
Toisessa vaiheessa, kun korroosiotuotteet lisääntyvät tiettyyn määrään, diffuusio tukkeutuu ja rako tukkeutuu vähitellen.Samaan aikaan, kun elektrolyytti tunkeutuu sitoutuvan pohjakerroksen/matriisin sidosrajapintaan, vesimolekyylit reagoivat matriisissa olevan Fe-elementin kanssa pinnoite/matriisiliitoksessa muodostaen ohuen metallioksidikalvon, joka estää elektrolyytin tunkeutuminen matriisiin ja lisää vastuksen arvoa.Kun paljas metallimatriisi syöpyy sähkökemiallisesti, suurin osa vihreästä flokkuloivasta saostumasta muodostuu elektrolyytin pohjalle.Elektrolyyttiliuos ei vaihtanut väriä päällystettyä näytettä elektrolysoitaessa, mikä voi todistaa yllä olevan kemiallisen reaktion olemassaolon.
Lyhyen liotusajan ja suurten ulkoisten vaikutustekijöiden vuoksi analysoidaan Tafel-käyrät 19 h ja 19,5 h, jotta saataisiin edelleen tarkka sähkökemiallisten parametrien muutossuhde.Zsimpwin-analyysiohjelmistolla saatu korroosiovirran tiheys ja vastus on esitetty taulukossa 2. Voidaan havaita, että puhtaan alumiinioksidin ja alumiinioksidikomposiittipinnoitteen korroosiovirran tiheys, joka sisältää nanolisäaineita, on 19 tuntia liotettuna paljaaseen alustaan verrattuna. pienempi ja vastusarvo on suurempi.Hiilinanoputkia sisältävän keraamisen pinnoitteen ja grafeenia sisältävän pinnoitteen kestävyysarvo on lähes sama, kun taas hiilinanoputkien ja grafeenikomposiittimateriaalien pinnoiterakenne paranee merkittävästi, tämä johtuu siitä, että yksiulotteisten hiilinanoputkien ja kaksiulotteisen grafeenin synergistinen vaikutus parantaa materiaalin korroosionkestävyyttä.
Upotusajan pidentyessä (19,5 h) paljaan alustan kestävyys kasvaa, mikä osoittaa, että se on korroosion toisessa vaiheessa ja alustan pinnalle muodostuu metallioksidikalvoa.Samoin ajan pidentyessä puhtaan alumiinioksidikeraamisen pinnoitteen vastus kasvaa, mikä osoittaa, että vaikka tällä hetkellä on keraamisen pinnoitteen hidastavaa vaikutusta, elektrolyytti on tunkeutunut pinnoitteen/matriisin sidosrajapinnalle ja tuottanut oksidikalvoa. kemiallisen reaktion kautta.
Verrattuna 0,2 % mwnt-cooh-sdbs:tä sisältävään alumiinioksidipinnoitteeseen, 0,2 % grafeenia sisältävään alumiinioksidipinnoitteeseen ja 0,2 % mwnt-cooh-sdbs:tä ja 0,2 % grafeenia sisältävään alumiinioksidipinnoitteeseen, pinnoitteen kestävyys laski merkittävästi ajan pidentyessä, laski 22,94 %, 25,60 % ja 9,61 %, mikä osoittaa, että elektrolyytti ei tunkeutunut pinnoitteen ja alustan väliseen liitokseen tällä hetkellä. Tämä johtuu siitä, että hiilinanoputkien ja grafeenin rakenne estää elektrolyytin tunkeutumisen alaspäin ja suojaa näin matriisi.Näiden kahden synergistinen vaikutus varmistetaan edelleen.Kaksi nanomateriaalia sisältävällä pinnoitteella on parempi korroosionkestävyys.
Tafel-käyrän ja sähköisen impedanssin muutoskäyrän avulla havaitaan, että alumiinioksidikeraaminen pinnoite grafeenilla, hiilinanoputkilla ja niiden seoksella voi parantaa metallimatriisin korroosionkestävyyttä, ja näiden kahden synergistinen vaikutus voi edelleen parantaa korroosiota. liimautuvan keraamisen pinnoitteen kestävyys.Jotta nanolisäaineiden vaikutusta pinnoitteen korroosionkestävyyteen voitaisiin tutkia tarkemmin, tarkkailtiin pinnoitteen mikropinnan morfologiaa korroosion jälkeen.
Lähetä
Kuva 5 (A1, A2, B1, B2) esittää esillä olevan ruostumattoman 304-teräksen ja pinnoitetun puhtaan alumiinioksidikeramiikan pinnan morfologiaa eri suurennoksilla korroosion jälkeen.Kuvassa 5 (A2) näkyy, että pinta karheutuu korroosion jälkeen.Paljaalla alustalla elektrolyyttiin upotuksen jälkeen pintaan ilmestyy useita suuria korroosiokuoppia, mikä osoittaa, että paljaan metallimatriisin korroosionkestävyys on huono ja elektrolyytti on helppo tunkeutua matriisiin.Puhtaalla alumiinioksidikeraamisella pinnoitteella, kuten kuvassa 5 (B2) esitetään, vaikka korroosion jälkeen syntyy huokoisia korroosiokanavia, puhtaan alumiinioksidikeraamisen pinnoitteen suhteellisen tiheä rakenne ja erinomainen korroosionkestävyys estää tehokkaasti elektrolyytin tunkeutumisen, mikä selittää syyn alumiinioksidikeraamisen pinnoitteen impedanssin tehokas parantaminen.
Lähetä
Mwnt-cooh-sdbs:n, 0,2 % grafeenia sisältävien pinnoitteiden ja 0,2 % mwnt-cooh-sdbs:tä ja 0,2 % grafeenia sisältävien pinnoitteiden pintamorfologia.Voidaan nähdä, että kuvan 6 kahdella grafeenia sisältävällä pinnoitteella (B2 ja C2) on litteä rakenne, pinnoitteen hiukkasten välinen sidos on tiukka ja aggregaattihiukkaset ovat tiiviisti kääritty liimalla.Vaikka elektrolyytti kuluttaa pintaa, muodostuu vähemmän huokoskanavia.Korroosion jälkeen pinnoitteen pinta on tiivis ja viallisia rakenteita on vähän.Kuvassa 6 (A1, A2) mwnt-cooh-sdbs:n ominaisuuksista johtuen pinnoite ennen korroosiota on tasaisesti jakautunut huokoinen rakenne.Korroosion jälkeen alkuperäisen osan huokoset kapenevat ja pitkät ja kanava syvenee.Verrattuna kuvaan 6 (B2, C2) rakenteessa on enemmän vikoja, mikä on yhdenmukainen sähkökemiallisella korroosiokokeella saadun pinnoitteen impedanssiarvon kokojakauman kanssa.Se osoittaa, että grafeenia sisältävällä alumiinioksidikeraamisella pinnoitteella, erityisesti grafeenin ja hiilinanoputken seoksella, on paras korroosionkestävyys.Tämä johtuu siitä, että hiilinanoputken ja grafeenin rakenne voi tehokkaasti estää halkeaman diffuusion ja suojata matriisia.
5. Keskustelu ja yhteenveto
Alumiinioksidikeraamisen pinnoitteen hiilinanoputkien ja grafeenilisäaineiden korroosionkestävyystestin ja pinnoitteen pinnan mikrorakenteen analyysin avulla tehdään seuraavat johtopäätökset:
(1) Kun korroosioaika oli 19 tuntia, lisäämällä 0,2 % hybridihiilinanoputkea + 0,2 % grafeenia sekoitettua alumiinioksidikeraamista pinnoitetta, korroosiovirran tiheys nousi arvosta 2,890 × 10-6 A / cm2 arvoon 1,536 × 10-6 A / cm2, sähköinen impedanssi nostetaan 11388 Ω:sta 28079 Ω:iin ja korroosionkestävyystehokkuus on suurin, 46,85 %.Verrattuna puhtaaseen alumiinioksidikeraamiseen pinnoitteeseen grafeenia ja hiilinanoputkia sisältävällä komposiittipinnoitteella on parempi korroosionkestävyys.
(2) Elektrolyytin upotusajan pidentyessä elektrolyytti tunkeutuu pinnoitteen/substraatin liitospintaan muodostaen metallioksidikalvon, joka estää elektrolyytin tunkeutumisen alustaan.Sähköinen impedanssi ensin pienenee ja sitten kasvaa, ja puhtaan alumiinioksidikeraamisen pinnoitteen korroosionkestävyys on huono.Hiilinanoputkien ja grafeenin rakenne ja synergia estivät elektrolyytin tunkeutumisen alaspäin.19,5 tuntia liotettuna nanomateriaaleja sisältävän pinnoitteen sähköinen impedanssi laski 22,94 %, 25,60 % ja 9,61 %, ja pinnoitteen korroosionkestävyys oli hyvä.
6. Vaikutusmekanismi pinnoitteen korroosionkestävyyteen
Tafel-käyrän ja sähköisen impedanssin muutoskäyrän avulla havaitaan, että alumiinioksidikeraaminen pinnoite grafeenilla, hiilinanoputkilla ja niiden seoksella voi parantaa metallimatriisin korroosionkestävyyttä, ja näiden kahden synergistinen vaikutus voi edelleen parantaa korroosiota. liimautuvan keraamisen pinnoitteen kestävyys.Jotta nanolisäaineiden vaikutusta pinnoitteen korroosionkestävyyteen voitaisiin tutkia tarkemmin, tarkkailtiin pinnoitteen mikropinnan morfologiaa korroosion jälkeen.
Kuva 5 (A1, A2, B1, B2) esittää esillä olevan ruostumattoman 304-teräksen ja pinnoitetun puhtaan alumiinioksidikeramiikan pinnan morfologiaa eri suurennoksilla korroosion jälkeen.Kuvassa 5 (A2) näkyy, että pinta karheutuu korroosion jälkeen.Paljaalla alustalla elektrolyyttiin upotuksen jälkeen pintaan ilmestyy useita suuria korroosiokuoppia, mikä osoittaa, että paljaan metallimatriisin korroosionkestävyys on huono ja elektrolyytti on helppo tunkeutua matriisiin.Puhtaalla alumiinioksidikeraamisella pinnoitteella, kuten kuvassa 5 (B2) esitetään, vaikka korroosion jälkeen syntyy huokoisia korroosiokanavia, puhtaan alumiinioksidikeraamisen pinnoitteen suhteellisen tiheä rakenne ja erinomainen korroosionkestävyys estää tehokkaasti elektrolyytin tunkeutumisen, mikä selittää syyn alumiinioksidikeraamisen pinnoitteen impedanssin tehokas parantaminen.
Mwnt-cooh-sdbs:n, 0,2 % grafeenia sisältävien pinnoitteiden ja 0,2 % mwnt-cooh-sdbs:tä ja 0,2 % grafeenia sisältävien pinnoitteiden pintamorfologia.Voidaan nähdä, että kuvan 6 kahdella grafeenia sisältävällä pinnoitteella (B2 ja C2) on litteä rakenne, pinnoitteen hiukkasten välinen sidos on tiukka ja aggregaattihiukkaset ovat tiiviisti kääritty liimalla.Vaikka elektrolyytti kuluttaa pintaa, muodostuu vähemmän huokoskanavia.Korroosion jälkeen pinnoitteen pinta on tiivis ja viallisia rakenteita on vähän.Kuvassa 6 (A1, A2) mwnt-cooh-sdbs:n ominaisuuksista johtuen pinnoite ennen korroosiota on tasaisesti jakautunut huokoinen rakenne.Korroosion jälkeen alkuperäisen osan huokoset kapenevat ja pitkät ja kanava syvenee.Verrattuna kuvaan 6 (B2, C2) rakenteessa on enemmän vikoja, mikä on yhdenmukainen sähkökemiallisella korroosiokokeella saadun pinnoitteen impedanssiarvon kokojakauman kanssa.Se osoittaa, että grafeenia sisältävällä alumiinioksidikeraamisella pinnoitteella, erityisesti grafeenin ja hiilinanoputken seoksella, on paras korroosionkestävyys.Tämä johtuu siitä, että hiilinanoputken ja grafeenin rakenne voi tehokkaasti estää halkeaman diffuusion ja suojata matriisia.
7. Keskustelu ja yhteenveto
Alumiinioksidikeraamisen pinnoitteen hiilinanoputkien ja grafeenilisäaineiden korroosionkestävyystestin ja pinnoitteen pinnan mikrorakenteen analyysin avulla tehdään seuraavat johtopäätökset:
(1) Kun korroosioaika oli 19 tuntia, lisäämällä 0,2 % hybridihiilinanoputkea + 0,2 % grafeenia sekoitettua alumiinioksidikeraamista pinnoitetta, korroosiovirran tiheys nousi arvosta 2,890 × 10-6 A / cm2 arvoon 1,536 × 10-6 A / cm2, sähköinen impedanssi nostetaan 11388 Ω:sta 28079 Ω:iin ja korroosionkestävyystehokkuus on suurin, 46,85 %.Verrattuna puhtaaseen alumiinioksidikeraamiseen pinnoitteeseen grafeenia ja hiilinanoputkia sisältävällä komposiittipinnoitteella on parempi korroosionkestävyys.
(2) Elektrolyytin upotusajan pidentyessä elektrolyytti tunkeutuu pinnoitteen/substraatin liitospintaan muodostaen metallioksidikalvon, joka estää elektrolyytin tunkeutumisen alustaan.Sähköinen impedanssi ensin pienenee ja sitten kasvaa, ja puhtaan alumiinioksidikeraamisen pinnoitteen korroosionkestävyys on huono.Hiilinanoputkien ja grafeenin rakenne ja synergia estivät elektrolyytin tunkeutumisen alaspäin.19,5 tuntia liotettuna nanomateriaaleja sisältävän pinnoitteen sähköinen impedanssi laski 22,94 %, 25,60 % ja 9,61 %, ja pinnoitteen korroosionkestävyys oli hyvä.
(3) Hiilinanoputkien ominaisuuksien vuoksi pelkällä hiilinanoputkilla lisätyllä pinnoitteella on tasaisesti jakautunut huokoinen rakenne ennen korroosiota.Korroosion jälkeen alkuperäisen osan huokoset kapenevat ja pitkät ja kanavat syvenevät.Grafeenia sisältävä pinnoite on rakenteeltaan litteä ennen korroosiota, pinnoitteen hiukkasten välinen yhdistelmä on läheinen ja kiviaineshiukkaset ovat tiiviisti käärittyinä liimalla.Vaikka elektrolyytti kuluttaa pintaa korroosion jälkeen, huokoskanavia on vähän ja rakenne on edelleen tiivis.Hiilinanoputkien ja grafeenin rakenne voi tehokkaasti estää halkeaman etenemisen ja suojata matriisia.
Postitusaika: 09.03.2022