1. Beleggforberedelse
For å lette den senere elektrokjemiske testen, er 30mm valgt × 4 mm 304 rustfritt stål som base. Polish og fjern det gjenværende oksydlaget og rustflekkene på overflaten av underlaget med sandpapir, legg dem inn i et beger som inneholder aceton, behandler flekkene på overflaten av underlaget med BG-06C ultralydrens av Bangjie-elektronikkfirma i 20 minutter, fjern Slitasjen på overflaten av metallsubstratet med alkohol og destillert vann, og tørk dem med en blåser. Deretter ble aluminiumoks En kulefabrikk (QM-3SP2 av Nanjing Nanda Instrument Factory) for kulefresing og blanding. Den roterende hastigheten på kulefabrikken ble satt til 220 r / min, og kulefabrikken ble snudd til
Etter kulefresing, sett rotasjonshastigheten til kulefresetanken til å være 1/2 vekselvis etter at kulefresingen er fullført, og sett rotasjonshastigheten til kulefresetanken til å være 1/2 vekselvis etter at kulefresingen er fullført. Den kulefreste keramiske aggregatet og bindemidlet blandes jevnt i henhold til massefraksjonen på 1,0 ∶ 0,8. Til slutt ble limkeramisk belegg oppnådd ved herdingsprosess.
2. Korrosjonstest
I denne studien vedtar den elektrokjemiske korrosjonstesten Shanghai Chenhua Chi660e elektrokjemisk arbeidsstasjon, og testen vedtar et tre elektrode -testsystem. Platinelektroden er hjelpeelektroden, sølvsølvkloridelektroden er referanseelektroden, og den belagte prøven er arbeidselektroden, med et effektivt eksponeringsareal på 1cm2. Koble referanseelektroden, arbeidselektroden og hjelpeelektroden i den elektrolytiske cellen med instrumentet, som vist i figur 1 og 2. Før testen, bløt prøven i elektrolytten, som er 3,5% NaCl -løsning.
3. Tafelanalyse av elektrokjemisk korrosjon av belegg
Fig. 3 viser TAFEL -kurven for ikke -belagt underlag og keramisk belegg belagt med forskjellige nano -tilsetningsstoffer etter elektrokjemisk korrosjon i 19 timer. Korrosjonsspenning, korrosjonsstrømtetthet og elektrisk impedansprøvedata oppnådd fra elektrokjemisk korrosjonstest er vist i tabell 1.
Send inn
Når korrosjonsstrømstettheten er mindre og korrosjonsmotstandseffektiviteten er høyere, er korrosjonsmotstandseffekten av belegget bedre. Det kan sees fra figur 3 og tabell 1 at når korrosjonstiden er 19 timer, er den maksimale korrosjonsspenningen for bare metallmatrise -0,680 V, og korrosjonsstrømmenes tetthet av matrise er også den største, og når 2,890 × 10-6 a /cm2。 Når belagt med rent aluminiumoksyd keramisk belegg, reduserte korrosjonsstrømmenheten til 78% og PE var 22,01%. Det viser at det keramiske belegget spiller en bedre beskyttende rolle og kan forbedre korrosjonsmotstanden til belegget i nøytral elektrolytt.
Når 0,2% MWNT-COOH-SDBS eller 0,2% grafen ble tilsatt til belegget, reduserte korrosjonsstrømmenheten, motstanden økte, og korrosjonsmotstanden til belegget ble ytterligere forbedret, med PE på henholdsvis 38,48% og 40,10%. Når overflaten er belagt med 0,2% MWNT-COOH-SDBS og 0,2% grafen blandet aluminiumoksydbelegg, reduseres korrosjonsstrømmen ytterligere fra 2,890 × 10-6 a / cm2 ned til 1,536 × 10-6 a / cm2, maksimal motstand Verdien, økt fra 11388 Ω til 28079 Ω, og beleggets PE kan nå 46,85%. Det viser at det forberedte målproduktet har god korrosjonsresistens, og den synergistiske effekten av karbon nanorør og grafen kan effektivt forbedre korrosjonsmotstanden til keramisk belegg.
4. Effekt av bløtleggingstid på beleggimpedans
For ytterligere å utforske korrosjonsmotstanden til belegget, med tanke på påvirkningen av fordypningstiden til prøven i elektrolytten på testen, oppnås endringskurvene for motstanden til de fire beleggene ved forskjellig nedsenkningstid, som vist på figur 4.
Send inn
På det innledende trinnet av nedsenking (10 timer), på grunn av den gode tettheten og strukturen i belegget, er elektrolytten vanskelig å fordype seg i belegget. På dette tidspunktet viser det keramiske belegget høy motstand. Etter å ha blødd i en periode, avtar motstanden betydelig, fordi elektrolytten med tiden med tiden gradvis danner en korrosjonskanal gjennom porene og sprekker i belegget og trenger inn i matrisen, noe som resulterer i en betydelig reduksjon i motstanden til motstanden belegget.
I det andre trinnet, når korrosjonsproduktene øker til en viss mengde, blokkeres diffusjonen og gapet blir gradvis blokkert. Samtidig, når elektrolytten trenger inn i bindingsgrensesnittet til bindingsbunnlaget / matrisen, vil vannmolekylene reagere med FE -elementet i matrisen ved belegg / matriks kryss for å produsere en tynn metalloksydfilm, som hindrer smøringen penetrering av elektrolytten inn i matrisen og øker motstandsverdien. Når den nakne metallmatrisen er elektrokjemisk korrodert, produseres det meste av den grønne flokkulente nedbøren i bunnen av elektrolytten. Den elektrolytiske løsningen endret ikke farge når den elektrolyserte den belagte prøven, noe som kan bevise eksistensen av den ovennevnte kjemiske reaksjonen.
På grunn av den korte soaking -tiden og store eksterne påvirkningsfaktorer, for å oppnå ytterligere det nøyaktige endringsforholdet til elektrokjemiske parametere, analyseres TAFEL -kurvene på 19 timer og 19,5 timer. Korrosjonsstrømtettheten og motstanden oppnådd ved Zsimpwin -analyseprogramvare er vist i tabell 2. Det kan bli funnet at når den blir gjennomvåt i 19 timer, sammenlignet med det nakne underlaget, er korrosjonsstrømmenheten til rent aluminiumoks mindre og motstandsverdien er større. Motstandsverdien av keramisk belegg som inneholder karbon nanorør og belegg som inneholder grafen er nesten den samme, mens beleggstrukturen med karbon nanorør og grafenkomposittmaterialer er betydelig forbedret, dette er fordi den synergistiske effekten av endimensjonale karbon nanorør og todimensjonal grafen Forbedrer korrosjonsmotstanden til materialet.
Med økningen av nedsenkningstiden (19,5 timer) øker motstanden til bare underlag, noe som indikerer at det er i det andre stadiet av korrosjon og metalloksydfilm produseres på overflaten av underlaget. Tilsvarende, med økningen av tid, øker også motstanden mot rent aluminiumoksyd keramisk belegg, noe gjennom kjemisk reaksjon.
Sammenlignet med aluminiumoksydbelegget som inneholder 0,2% MWNT-COOH-SDBS, aluminiumoksydbelegget som inneholder 0,2% grafen og aluminiumoksydbelegget som inneholdt 0,2% MWNT-COOH-SDBS og 0,2% grafen, reduserte beleggmotstanden betydelig med økningen av tid, redusert med henholdsvis 22,94%, 25,60% og 9,61%, noe som indikerer at elektrolytten ikke trenger Inn i leddet mellom belegget og underlaget på dette tidspunktet, er dette fordi strukturen til karbon nanorør og grafen blokkerer den nedadgående penetrasjonen av elektrolytt, og beskytter dermed matrisen. Den synergistiske effekten av de to er ytterligere bekreftet. Belegget som inneholder to nano -materialer har bedre korrosjonsmotstand.
Gjennom TAFEL -kurven og endringskurven for elektrisk impedansverdi, er det funnet at aluminiumoksyds keramisk belegg med grafen, karbon nanorør og deres blanding kan forbedre korrosjonsmotstanden til metallmatrise, og den synergistiske effekten av de to kan forbedre korrosjonen ytterligere Motstand av lim keramisk belegg. For ytterligere å utforske effekten av nano -tilsetningsstoffer på korrosjonsmotstanden til belegget, ble mikrooverflatemorfologien til belegget etter korrosjon observert.
Send inn
Figur 5 (A1, A2, B1, B2) viser overflatemorfologien til eksponert 304 rustfritt stål og belagt ren aluminiumoksyd keramikk ved forskjellig forstørrelse etter korrosjon. Figur 5 (a2) viser at overflaten etter korrosjon blir grov. For det nakne underlaget vises flere store korrosjonsgroper på overflaten etter nedsenking i elektrolytt, noe som indikerer at korrosjonsmotstanden til den nakne metallmatrisen er dårlig og elektrolytten er enkel å trenge inn i matrisen. For rent aluminiumoksyd keramisk belegg, som vist i figur 5 (B2), selv om porøse korrosjonskanaler genereres etter korrosjon, blokkerer den relativt tette strukturen og den utmerkede korrosjonsmotstanden av ren aluminiumoks Effektiv forbedring av impedansen av aluminiumoksyd keramisk belegg.
Send inn
Overflatemorfologi av MWNT-COOH-SDBS, belegg som inneholder 0,2% grafen og belegg som inneholder 0,2% MWNT-COOH-SDBS og 0,2% grafen. Det kan sees at de to beleggene som inneholder grafen i figur 6 (B2 og C2) har flat struktur, bindingen mellom partikler i belegget er tett, og de aggregerte partiklene er tett innpakket av lim. Selv om overflaten erodert av elektrolytt, dannes det mindre porekanaler. Etter korrosjon er beleggoverflaten tett og det er få defektstrukturer. For figur 6 (A1, A2), på grunn av egenskapene til MWNT-COOH-SDBS, er belegget før korrosjon en jevn fordelt porøs struktur. Etter korrosjon blir porene i den opprinnelige delen smale og lange, og kanalen blir dypere. Sammenlignet med figur 6 (B2, C2) har strukturen flere defekter, noe som er i samsvar med størrelsesfordelingen av beleggimpedansverdien oppnådd fra elektrokjemisk korrosjonstest. Det viser at aluminiumoksyden keramisk belegg som inneholder grafen, spesielt blandingen av grafen og karbon nanorør, har den beste korrosjonsmotstanden. Dette er fordi strukturen til karbon nanorør og grafen effektivt kan blokkere sprekkdiffusjonen og beskytte matrisen.
5. Diskusjon og sammendrag
Gjennom korrosjonsmotstandstesten av karbon -nanorør og grafentilsetningsstoffer på keramisk belegg av aluminiumoksyd og analysen av overflatemikrostrukturen til belegget, trekkes følgende konklusjoner:
(1) Når korrosjonstiden var 19 timer, og tilsatte 0,2% hybrid karbon nanorør + 0,2% grafen blandet materiale aluminiumoksyd keramisk belegg, økte korrosjonsstrømtettheten fra 2,890 × 10-6 A / cm2 ned til 1,536 × 10-6 A / CM2, den elektriske impedansen økes fra 11388 Ω til 28079 Ω, og korrosjonsmotstanden Effektivitet er den største, 46,85%. Sammenlignet med rent aluminiumoksyd keramisk belegg, har det sammensatte belegget med grafen og karbon nanorør bedre korrosjonsmotstand.
(2) Med økningen av nedsenkningstiden for elektrolytt, trenger elektrolytten inn i leddoverflaten av belegg / underlag for å produsere metalloksydfilm, noe som hindrer penetrering av elektrolytt i underlaget. Den elektriske impedansen avtar først og øker deretter, og korrosjonsmotstanden til rent aluminiumoksyd keramisk belegg er dårlig. Strukturen og synergien av karbon nanorør og grafen blokkerte den nedadgående penetrasjonen av elektrolytt. Når den ble gjennomvåt i 19,5 timer, falt den elektriske impedansen av belegget som inneholder nano -materialer med henholdsvis 22,94%, 25,60% og 9,61%, og korrosjonsmotstanden til belegget var god.
6. Påvirkningsmekanisme for belegg korrosjonsmotstand
Gjennom TAFEL -kurven og endringskurven for elektrisk impedansverdi, er det funnet at aluminiumoksyds keramisk belegg med grafen, karbon nanorør og deres blanding kan forbedre korrosjonsmotstanden til metallmatrise, og den synergistiske effekten av de to kan forbedre korrosjonen ytterligere Motstand av lim keramisk belegg. For ytterligere å utforske effekten av nano -tilsetningsstoffer på korrosjonsmotstanden til belegget, ble mikrooverflatemorfologien til belegget etter korrosjon observert.
Figur 5 (A1, A2, B1, B2) viser overflatemorfologien til eksponert 304 rustfritt stål og belagt ren aluminiumoksyd keramikk ved forskjellig forstørrelse etter korrosjon. Figur 5 (a2) viser at overflaten etter korrosjon blir grov. For det nakne underlaget vises flere store korrosjonsgroper på overflaten etter nedsenking i elektrolytt, noe som indikerer at korrosjonsmotstanden til den nakne metallmatrisen er dårlig og elektrolytten er enkel å trenge inn i matrisen. For rent aluminiumoksyd keramisk belegg, som vist i figur 5 (B2), selv om porøse korrosjonskanaler genereres etter korrosjon, blokkerer den relativt tette strukturen og den utmerkede korrosjonsmotstanden av ren aluminiumoks Effektiv forbedring av impedansen av aluminiumoksyd keramisk belegg.
Overflatemorfologi av MWNT-COOH-SDBS, belegg som inneholder 0,2% grafen og belegg som inneholder 0,2% MWNT-COOH-SDBS og 0,2% grafen. Det kan sees at de to beleggene som inneholder grafen i figur 6 (B2 og C2) har flat struktur, bindingen mellom partikler i belegget er tett, og de aggregerte partiklene er tett innpakket av lim. Selv om overflaten erodert av elektrolytt, dannes det mindre porekanaler. Etter korrosjon er beleggoverflaten tett og det er få defektstrukturer. For figur 6 (A1, A2), på grunn av egenskapene til MWNT-COOH-SDBS, er belegget før korrosjon en jevn fordelt porøs struktur. Etter korrosjon blir porene i den opprinnelige delen smale og lange, og kanalen blir dypere. Sammenlignet med figur 6 (B2, C2) har strukturen flere defekter, noe som er i samsvar med størrelsesfordelingen av beleggimpedansverdien oppnådd fra elektrokjemisk korrosjonstest. Det viser at aluminiumoksyden keramisk belegg som inneholder grafen, spesielt blandingen av grafen og karbon nanorør, har den beste korrosjonsmotstanden. Dette er fordi strukturen til karbon nanorør og grafen effektivt kan blokkere sprekkdiffusjonen og beskytte matrisen.
7. Diskusjon og sammendrag
Gjennom korrosjonsmotstandstesten av karbon -nanorør og grafentilsetningsstoffer på keramisk belegg av aluminiumoksyd og analysen av overflatemikrostrukturen til belegget, trekkes følgende konklusjoner:
(1) Når korrosjonstiden var 19 timer, og tilsatte 0,2% hybrid karbon nanorør + 0,2% grafen blandet materiale aluminiumoksyd keramisk belegg, økte korrosjonsstrømtettheten fra 2,890 × 10-6 A / cm2 ned til 1,536 × 10-6 A / CM2, den elektriske impedansen økes fra 11388 Ω til 28079 Ω, og korrosjonsmotstanden Effektivitet er den største, 46,85%. Sammenlignet med rent aluminiumoksyd keramisk belegg, har det sammensatte belegget med grafen og karbon nanorør bedre korrosjonsmotstand.
(2) Med økningen av nedsenkningstiden for elektrolytt, trenger elektrolytten inn i leddoverflaten av belegg / underlag for å produsere metalloksydfilm, noe som hindrer penetrering av elektrolytt i underlaget. Den elektriske impedansen avtar først og øker deretter, og korrosjonsmotstanden til rent aluminiumoksyd keramisk belegg er dårlig. Strukturen og synergien av karbon nanorør og grafen blokkerte den nedadgående penetrasjonen av elektrolytt. Når den ble gjennomvåt i 19,5 timer, falt den elektriske impedansen av belegget som inneholder nano -materialer med henholdsvis 22,94%, 25,60% og 9,61%, og korrosjonsmotstanden til belegget var god.
(3) På grunn av egenskapene til karbon nanorør, har belegget tilsatt med karbon nanorør alene en jevn fordelt porøs struktur før korrosjon. Etter korrosjon blir porene i den opprinnelige delen smale og lange, og kanalene blir dypere. Belegget som inneholder grafen har flat struktur før korrosjon, kombinasjonen mellom partikler i belegget er nær, og de aggregerte partiklene er tett innpakket av lim. Selv om overflaten erodert av elektrolytt etter korrosjon, er det få porekanaler og strukturen er fremdeles tett. Strukturen til karbon nanorør og grafen kan effektivt blokkere sprekkutbredelsen og beskytte matrisen.
Post Time: MAR-09-2022