1. Belægningsforberedelse
For at lette den senere elektrokemiske test vælges 30 mm × 4 mm 304 rustfrit stål som basen. Polsk og fjern det resterende oxidlag og rustpletter på overfladen af underlaget med sandpapir, læg dem i et bægerglas, der indeholder acetone, behandl pletterne på overfladen af underlaget med BG-06C ultralydsrenser af Bangjie Electronics Company i 20 minutter, fjern fjern Slid affald på overfladen af metallsubstratet med alkohol og destilleret vand og tør dem med en blæser. Derefter blev aluminiumoxid (AL2O3), grafen og hybrid carbon nanotube (MWNT-COOHSDBS) fremstillet i forhold (100: 0: 0, 99,8: 0,2: 0, 99,8: 0: 0,2, 99,6: 0,2: 0,2) og sat i En boldmølle (QM-3SP2 af Nanjing Nanda Instrument Factory) til boldfræsning og blanding. Boldmøllens roterende hastighed var indstillet til 220 r / min, og bolden blev vendt til
Efter kuglefræsning skal du indstille rotationshastigheden på kuglestanken til at være 1/2 skiftevis, efter at kuglen er afsluttet, og indstil rotationshastigheden på kuglestanken til at være 1/2 skiftevis, efter at kuglen er afsluttet. Bolden fræsede keramiske aggregat og bindemiddel blandes jævnt i henhold til massefraktionen på 1,0 ∶ 0,8. Endelig blev den klæbende keramiske belægning opnået ved hærdningsproces.
2. Korrosionstest
I denne undersøgelse vedtager den elektrokemiske korrosionstest Shanghai Chenhua Chi660E -elektrokemisk arbejdsstation, og testen vedtager et tre elektrodetestsystem. Platinelektroden er hjælpelektroden, sølvsølvchloridelektroden er referencelektroden, og den coatede prøve er arbejdselektroden med et effektivt eksponeringsområde på 1 cm2. Tilslut referenceelektroden, arbejdselektroden og hjælpelektroden i den elektrolytiske celle med instrumentet, som vist i figur 1 og 2. inden testen, blødgør prøven i elektrolytten, hvilket er 3,5% NaCl -opløsning.
3. Tafel -analyse af elektrokemisk korrosion af belægninger
Fig. 3 viser tafelkurven for ikke -overtrukket substrat og keramisk belægning belagt med forskellige nano -tilsætningsstoffer efter elektrokemisk korrosion i 19 timer. Korrosionsspændingen, korrosionsstrømdensitet og elektriske impedanstestdata opnået fra elektrokemisk korrosionstest er vist i tabel 1.
Indsende
Når korrosionsstrømdensiteten er mindre, og korrosionsmodstandseffektiviteten er højere, er corrosionsmodstandseffekten af belægningen bedre. Det kan ses fra figur 3 og tabel 1, at når korrosionstiden er 19 timer, er den maksimale korrosionsspænding af bare metalmatrix -0,680 V, og korrosionsstrømdensiteten af matrix er også den største, når 2,890 × 10-6 a /cm2。 Når coatet med ren aluminiumoxid -keramisk belægning, faldt korrosionsstrømdensiteten til 78% og PE var 22,01%. Det viser, at den keramiske belægning spiller en bedre beskyttende rolle og kan forbedre korrosionsmodstanden for belægningen i neutral elektrolyt.
Når 0,2% MWNT-COOH-SDB'er eller 0,2% grafen blev tilsat til belægningen, faldt korrosionstrømmetætheden, modstanden steg, og korrosionsmodstanden for belægningen blev yderligere forbedret med PE på henholdsvis 38,48% og 40,10%. Når overfladen er belagt med 0,2% MWNT-COOH-SDBS og 0,2% grafenblandet aluminiumoxidbelægning, reduceres korrosionsstrømmen yderligere fra 2,890 × 10-6 A / CM2 ned til 1.536 × 10-6 A / CM2, den maksimale modstand Værdi, forøget fra 11388 Ω til 28079 Ω, og PE af belægningen kan nå 46,85%. Det viser, at det forberedte målprodukt har god korrosionsmodstand, og den synergistiske virkning af carbon nanorør og grafen kan effektivt forbedre korrosionsmodstanden ved keramisk belægning.
4. Effekt af blødningstid på belægningsimpedans
For yderligere 4.
Indsende
På det indledende stadium af nedsænkning (10 timer) på grund af den gode tæthed og struktur af belægningen er elektrolytten vanskelig at fordybe sig i belægningen. På dette tidspunkt viser den keramiske belægning høj modstand. Efter blødgøring i en periode, falder modstanden markant, for med tidens gang danner elektrolytten gradvist en korrosionskanal gennem porerne og revnerne i belægningen og trænger ind i matrixen, hvilket resulterer i et markant fald i modstanden for belægningen.
I den anden fase, når korrosionsprodukterne stiger til et bestemt beløb, blokeres diffusionen, og kløften blokeres gradvist. På samme tid, når elektrolytten trænger ind i bindingsgrænsefladen i binding af bundlaget / matrix, vil vandmolekylerne reagere med FE -elementet i matrixen ved belægning / matrixkryds for at producere en tynd metaloxidfilm, der hindrer det Penetration af elektrolytten i matrixen og øger modstandsværdien. Når den blotte metalmatrix er elektrokemisk korroderet, produceres det meste af den grønne flokkulent nedbør i bunden af elektrolytten. Den elektrolytiske opløsning ændrede ikke farve ved elektrolysering af den coatede prøve, hvilket kan bevise eksistensen af ovennævnte kemiske reaktion.
På grund af den korte blødningstid og store eksterne indflydelsesfaktorer for yderligere at opnå det nøjagtige ændringsforhold mellem elektrokemiske parametre analyseres tafelkurverne på 19 timer og 19,5 timer. Korrosionsstrømdensiteten og modstanden opnået ved ZSIMPWIN -analysesoftware er vist i tabel 2. Det kan konstateres, at når den blotte underlag, når den er gennemvædet i 19 timer, sammenlignet med det nakne underlag, er korrosionsstrømdensiteten af ren aluminiumoxid og aluminiumoxidbelægning, der indeholder nano -additive materialer, er mindre og modstandsværdien er større. Modstandsværdien af keramisk belægning, der indeholder carbon nanorør og belægning indeholdende grafen, er næsten den samme, mens belægningsstrukturen med carbon nanorør og grafenkompositmaterialer forbedres markant, dette er fordi den synergistiske virkning af en-dimensionelle kulstof nanotubes og to-dimensionel grafen Forbedrer materialets korrosionsmodstand.
Med stigningen i nedsænkningstid (19,5 timer) øges resistensen af bare substrat, hvilket indikerer, at det er i den anden fase af korrosion og metaloxidfilm produceres på overfladen af substratet. Tilsvarende med stigningen i tid øges modstanden for rent aluminiumoxid -keramisk belægning også, hvilket indikerer, at på dette tidspunkt, selvom der er den langsommere virkning af keramisk belægning, har elektrolytten trængt ind i bindingsgrænsefladen for belægning / matrix og produceret oxidfilm gennem kemisk reaktion.
Sammenlignet med aluminiumoxidbelægningen indeholdende 0,2% MWNT-COOH-SDBS, var aluminiumoxidbelægningen indeholdende 0,2% grafen og aluminiumoxidbelægningen indeholdende 0,2% MWNT-COOH-SDBS og 0,2% grafen, belægningsmodstanden faldt markant med stigningen i tid, faldet, faldt med henholdsvis 22,94%, 25,60% og 9,61%, hvilket indikerer, at elektrolytten ikke trængte ind i Fælles mellem belægningen og underlaget på dette tidspunkt, dette skyldes, at strukturen af carbon nanorør og grafen blokerer den nedadgående penetration af elektrolyt, hvilket beskytter matrixen. Den synergistiske virkning af de to verificeres yderligere. Belægningen, der indeholder to nano -materialer, har bedre korrosionsbestandighed.
Gennem tafelkurven og ændringskurven for elektrisk impedansværdi viser det sig, at den aluminiumoxidiske keramiske belægning med grafen, carbon nanorør og deres blanding kan forbedre korrosionsmodstanden for metalmatrix, og den synergistiske virkning af de to kan forbedre korrosionen yderligere yderligere Modstand af klæbende keramisk belægning. For yderligere at undersøge effekten af nano -tilsætningsstoffer på belægningen af belægningen, blev belægningen af mikrooverflademorfologien observeret efter korrosion.
Indsende
Figur 5 (A1, A2, B1, B2) viser overflademorfologien af eksponeret 304 rustfrit stål og coatet ren aluminiumoxid -keramik ved forskellig forstørrelse efter korrosion. Figur 5 (A2) viser, at overfladen efter korrosion bliver ru. For det blotte underlag vises adskillige store korrosionsgrober på overfladen efter nedsænkning i elektrolyt, hvilket indikerer, at korrosionsmodstanden for den blotte metalmatrix er dårlig, og elektrolytten er let at trænge ind i matrixen. For ren aluminiumoxid -keramisk belægning, som vist i figur 5 (B2), selvom porøse korrosionskanaler genereres efter korrosion, blokerer den relativt tætte struktur og den fremragende korrosionsbestandighed af rent aluminiumoxid -keramisk belægning effektivt invasionen af elektrolyt, hvilket forklarer grunden til den grund til den Effektiv forbedring af impedansen af aluminiumoxid -keramisk belægning.
Indsende
Overflademorfologi af MWNT-COOH-SDB'er, belægninger indeholdende 0,2% grafen og belægninger indeholdende 0,2% MWNT-COOH-SDBS og 0,2% grafen. Det kan ses, at de to belægninger, der indeholder grafen i figur 6 (B2 og C2), har flad struktur, bindingen mellem partikler i belægningen er stram, og de samlede partikler er tæt indpakket ved klæbemiddel. Selvom overfladen eroderet af elektrolyt, dannes der mindre porekanaler. Efter korrosion er belægningsoverfladen tæt, og der er få defektstrukturer. For figur 6 (A1, A2) på grund af egenskaberne ved MWNT-COOH-SDB'er er belægningen før korrosion en ensartet fordelt porøs struktur. Efter korrosion bliver porerne i den originale del smalle og lange, og kanalen bliver dybere. Sammenlignet med figur 6 (B2, C2) har strukturen flere defekter, hvilket er i overensstemmelse med størrelsesfordelingen af belægningsimpedansværdien opnået fra elektrokemisk korrosionstest. Det viser, at aluminiumoxid -keramisk belægning indeholdende grafen, især blandingen af grafen og carbon nanorør, har den bedste korrosionsmodstand. Dette skyldes, at strukturen af carbon nanorør og grafen effektivt kan blokere crack -diffusionen og beskytte matrixen.
5. Diskussion og resume
Gennem korrosionsmodstandstesten af carbon nanorør og grafenadditiver på aluminiumoxid -keramisk belægning og analysen af overflademikrostrukturen af belægningen drages følgende konklusioner:
(1) Når korrosionstiden var 19 timer, tilsætning af 0,2% hybrid carbon nanorør + 0,2% grafenblandet materiale aluminiumoxid keramisk belægning, steg korrosionstrømdensiteten fra 2,890 × 10-6 A / cm2 ned til 1.536 × 10-6 a / / CM2, den elektriske impedans øges fra 11388 Ω til 28079 Ω, og korrosionsmodstandseffektiviteten er den største, 46,85%. Sammenlignet med ren aluminiumoxid -keramisk belægning har den sammensatte belægning med grafen og carbon nanorør bedre korrosionsbestandighed.
(2) Med stigningen i nedsænkningstid for elektrolyt trænger elektrolytten ind i den ledoverflade af belægning / substrat for at producere metaloxidfilm, som hindrer penetrationen af elektrolyt i underlaget. Den elektriske impedans falder først og øges derefter, og korrosionsmodstanden for rent aluminiumoxid -keramisk belægning er dårlig. Strukturen og synergien af carbon nanorør og grafen blokerede den nedadgående penetration af elektrolyt. Når den blev gennemvædet i 19,5 timer, faldt den elektriske impedans af belægningen indeholdende nano -materialer med henholdsvis 22,94%, 25,60% og 9,61%, og korrosionsmodstanden for belægningen var god.
6. Indflydelsesmekanisme til belægning af korrosionsbestandighed
Gennem tafelkurven og ændringskurven for elektrisk impedansværdi viser det sig, at den aluminiumoxidiske keramiske belægning med grafen, carbon nanorør og deres blanding kan forbedre korrosionsmodstanden for metalmatrix, og den synergistiske virkning af de to kan forbedre korrosionen yderligere yderligere Modstand af klæbende keramisk belægning. For yderligere at undersøge effekten af nano -tilsætningsstoffer på belægningen af belægningen, blev belægningen af mikrooverflademorfologien observeret efter korrosion.
Figur 5 (A1, A2, B1, B2) viser overflademorfologien af eksponeret 304 rustfrit stål og coatet ren aluminiumoxid -keramik ved forskellig forstørrelse efter korrosion. Figur 5 (A2) viser, at overfladen efter korrosion bliver ru. For det blotte underlag vises adskillige store korrosionsgrober på overfladen efter nedsænkning i elektrolyt, hvilket indikerer, at korrosionsmodstanden for den blotte metalmatrix er dårlig, og elektrolytten er let at trænge ind i matrixen. For ren aluminiumoxid -keramisk belægning, som vist i figur 5 (B2), selvom porøse korrosionskanaler genereres efter korrosion, blokerer den relativt tætte struktur og den fremragende korrosionsbestandighed af rent aluminiumoxid -keramisk belægning effektivt invasionen af elektrolyt, hvilket forklarer grunden til den grund til den Effektiv forbedring af impedansen af aluminiumoxid -keramisk belægning.
Overflademorfologi af MWNT-COOH-SDB'er, belægninger indeholdende 0,2% grafen og belægninger indeholdende 0,2% MWNT-COOH-SDBS og 0,2% grafen. Det kan ses, at de to belægninger, der indeholder grafen i figur 6 (B2 og C2), har flad struktur, bindingen mellem partikler i belægningen er stram, og de samlede partikler er tæt indpakket ved klæbemiddel. Selvom overfladen eroderet af elektrolyt, dannes der mindre porekanaler. Efter korrosion er belægningsoverfladen tæt, og der er få defektstrukturer. For figur 6 (A1, A2) på grund af egenskaberne ved MWNT-COOH-SDB'er er belægningen før korrosion en ensartet fordelt porøs struktur. Efter korrosion bliver porerne i den originale del smalle og lange, og kanalen bliver dybere. Sammenlignet med figur 6 (B2, C2) har strukturen flere defekter, hvilket er i overensstemmelse med størrelsesfordelingen af belægningsimpedansværdien opnået fra elektrokemisk korrosionstest. Det viser, at aluminiumoxid -keramisk belægning indeholdende grafen, især blandingen af grafen og carbon nanorør, har den bedste korrosionsmodstand. Dette skyldes, at strukturen af carbon nanorør og grafen effektivt kan blokere crack -diffusionen og beskytte matrixen.
7. Diskussion og resume
Gennem korrosionsmodstandstesten af carbon nanorør og grafenadditiver på aluminiumoxid -keramisk belægning og analysen af overflademikrostrukturen af belægningen drages følgende konklusioner:
(1) Når korrosionstiden var 19 timer, tilsætning af 0,2% hybrid carbon nanorør + 0,2% grafenblandet materiale aluminiumoxid keramisk belægning, steg korrosionstrømdensiteten fra 2,890 × 10-6 A / cm2 ned til 1.536 × 10-6 a / / CM2, den elektriske impedans øges fra 11388 Ω til 28079 Ω, og korrosionsmodstandseffektiviteten er den største, 46,85%. Sammenlignet med ren aluminiumoxid -keramisk belægning har den sammensatte belægning med grafen og carbon nanorør bedre korrosionsbestandighed.
(2) Med stigningen i nedsænkningstid for elektrolyt trænger elektrolytten ind i den ledoverflade af belægning / substrat for at producere metaloxidfilm, som hindrer penetrationen af elektrolyt i underlaget. Den elektriske impedans falder først og øges derefter, og korrosionsmodstanden for rent aluminiumoxid -keramisk belægning er dårlig. Strukturen og synergien af carbon nanorør og grafen blokerede den nedadgående penetration af elektrolyt. Når den blev gennemvædet i 19,5 timer, faldt den elektriske impedans af belægningen indeholdende nano -materialer med henholdsvis 22,94%, 25,60% og 9,61%, og korrosionsmodstanden for belægningen var god.
(3) På grund af egenskaberne ved carbon nanorør har belægningen tilsat med carbon nanorør alene en ensartet fordelt porøs struktur før korrosion. Efter korrosion bliver porerne i den originale del smalle og lange, og kanalerne bliver dybere. Belægningen indeholdende grafen har flad struktur før korrosion, kombinationen mellem partikler i belægningen er tæt, og de samlede partikler er tæt pakket ind ved klæbemiddel. Selvom overfladen eroderet af elektrolyt efter korrosion, er der få porekanaler, og strukturen er stadig tæt. Strukturen af carbon nanorør og grafen kan effektivt blokere crack -forplantningen og beskytte matrixen.
Posttid: Mar-09-2022