1. Priprava premaza
Da bi olajšali poznejši elektrokemični preskus, je kot osnova izbrano 30 mm × 4 mm nerjavno jeklo 304.Polirajte in odstranite preostalo oksidno plast in madeže rje na površini podlage z brusnim papirjem, jih dajte v čašo z acetonom, madeže na površini podlage obdelajte z ultrazvočnim čistilom bg-06c podjetja Bangjie Electronics Company 20 minut, odstranite ostanke obrabe na površini kovinske podlage z alkoholom in destilirano vodo ter jih posušite s puhalnikom.Nato smo pripravili aluminijev oksid (Al2O3), grafen in hibridno ogljikovo nanocevko (mwnt-coohsdbs) v razmerju (100:0:0, 99,8:0,2:0, 99,8:0:0,2, 99,6:0,2:0,2) in jih dali v kroglični mlin (qm-3sp2 tovarne instrumentov Nanjing NANDA) za kroglično mletje in mešanje.Hitrost vrtenja krogličnega mlina je bila nastavljena na 220 R / min, kroglični mlin pa je bil obrnjen na
Po končanem krogličnem mletju nastavite hitrost vrtenja rezervoarja krogličnega mlina na 1/2 izmenično po končanem krogličnem mletju in nastavite vrtilno hitrost rezervoarja krogličnega mlina na 1/2 izmenično po končanem krogličnem mletju.Kroglično mlet keramični agregat in vezivo se enakomerno zmešata glede na masni delež 1,0 ∶ 0,8.Končno je bila s postopkom strjevanja pridobljena lepilna keramična prevleka.
2. Preskus korozije
V tej študiji elektrokemični preskus korozije sprejme elektrokemično delovno postajo Shanghai Chenhua chi660e, preskus pa sprejme preskusni sistem s tremi elektrodami.Platinasta elektroda je pomožna elektroda, srebrno-srebrova kloridna elektroda je referenčna elektroda, prevlečeni vzorec pa je delovna elektroda z efektivno izpostavljenostjo 1 cm2.Povežite referenčno elektrodo, delovno elektrodo in pomožno elektrodo v elektrolitski celici z instrumentom, kot je prikazano na slikah 1 in 2. Pred preskusom vzorec namočite v elektrolit, ki je 3,5 % raztopina NaCl.
3. Tafelova analiza elektrokemijske korozije prevlek
Slika 3 prikazuje Tafelovo krivuljo nepremazanega substrata in keramične prevleke, prevlečene z različnimi nano dodatki po 19-urni elektrokemični koroziji.Podatki o korozijski napetosti, gostoti korozijskega toka in električni impedanci, pridobljeni iz elektrokemičnega korozijskega preskusa, so prikazani v tabeli 1.
Predloži
Ko je gostota korozijskega toka manjša in je učinkovitost odpornosti proti koroziji višja, je učinek premaza proti koroziji boljši.Iz slike 3 in tabele 1 je razvidno, da ko je čas korozije 19 ur, je največja korozijska napetost gole kovinske matrice -0,680 V, gostota korozijskega toka matrice pa je tudi največja in doseže 2,890 × 10-6 A /cm2 。 Pri prevleki s keramično prevleko iz čistega aluminijevega oksida se je gostota korozijskega toka zmanjšala na 78 %, PE pa je bil 22,01 %.Kaže, da ima keramična prevleka boljšo zaščitno vlogo in lahko izboljša korozijsko odpornost prevleke v nevtralnem elektrolitu.
Ko smo prevleki dodali 0,2 % mwnt-cooh-sdbs ali 0,2 % grafena, se je gostota korozijskega toka zmanjšala, odpornost se je povečala, korozijska odpornost prevleke pa je bila še izboljšana, pri PE 38,48 % oziroma 40,10 %.Ko je površina prevlečena z 0,2 % mwnt-cooh-sdbs in 0,2 % grafensko mešano prevleko iz aluminijevega oksida, se korozijski tok dodatno zmanjša z 2,890 × 10-6 A/cm2 na 1,536 × 10-6 A/cm2, kar je največji upor. vrednost, povečana s 11388 Ω na 28079 Ω, PE prevleke pa lahko doseže 46,85 %.Kaže, da ima pripravljeni ciljni izdelek dobro odpornost proti koroziji, sinergijski učinek ogljikovih nanocevk in grafena pa lahko učinkovito izboljša odpornost keramične prevleke proti koroziji.
4. Vpliv časa namakanja na impedanco premaza
Da bi dodatno raziskali korozijsko odpornost prevleke, ob upoštevanju vpliva časa potopitve vzorca v elektrolit na preskus, dobimo krivulje sprememb odpornosti štirih prevlek pri različnih časih potopitve, kot je prikazano na sliki 4.
Predloži
V začetni fazi potopitve (10 h) je zaradi dobre gostote in strukture nanosa elektrolit težko potopiti v nanos.V tem času keramična prevleka kaže visoko odpornost.Po daljšem namakanju se upor znatno zmanjša, saj s časom elektrolit postopoma tvori korozijski kanal skozi pore in razpoke v prevleki in prodre v matriko, kar povzroči znatno zmanjšanje upora premaz.
V drugi fazi, ko se produkti korozije povečajo na določeno količino, je difuzija blokirana in reža se postopoma blokira.Hkrati, ko elektrolit prodre v vezni vmesnik vezne spodnje plasti/matrike, bodo molekule vode reagirale z elementom Fe v matrici na stičišču prevleka/matrika, da proizvedejo tanek film kovinskega oksida, ki ovira prodiranje elektrolita v matriko in poveča vrednost upora.Ko je gola kovinska matrika elektrokemično razjedena, se večina zelenih kosmičastih oborin proizvede na dnu elektrolita.Elektrolitska raztopina pri elektrolizi prevlečenega vzorca ni spremenila barve, kar lahko dokazuje obstoj zgornje kemijske reakcije.
Zaradi kratkega časa namakanja in velikih zunanjih vplivnih dejavnikov, da bi dodatno pridobili natančno razmerje sprememb elektrokemijskih parametrov, analiziramo Tafelovi krivulji 19 h in 19,5 h.Gostota korozijskega toka in odpornost, dobljena s programsko opremo za analizo zsimpwin, sta prikazani v tabeli 2. Ugotovimo lahko, da je gostota korozijskega toka čistega aluminijevega oksida in aluminijevega oksida, ki vsebuje nano dodatke, pri namakanju 19 ur v primerjavi z golo podlago enaka manjša in vrednost upora je večja.Vrednost upornosti keramične prevleke, ki vsebuje ogljikove nanocevke, in prevleke, ki vsebuje grafen, je skoraj enaka, medtem ko je struktura prevleke z ogljikovimi nanocevkami in grafenskimi kompozitnimi materiali znatno povečana. To je zato, ker je sinergistični učinek enodimenzionalnih ogljikovih nanocevk in dvodimenzionalnega grafena izboljša korozijsko odpornost materiala.
S podaljševanjem časa potopitve (19,5 h) se poveča odpornost gole podlage, kar kaže, da je v drugi fazi korozije in na površini podlage nastane film kovinskega oksida.Podobno se s podaljševanjem časa poveča tudi odpornost keramične prevleke iz čistega aluminijevega oksida, kar kaže, da je v tem času, čeprav obstaja učinek upočasnjevanja keramične prevleke, elektrolit prodrl v vezni vmesnik prevleke/matrike in proizvedel oksidni film skozi kemično reakcijo.
V primerjavi s prevleko iz aluminijevega oksida, ki vsebuje 0,2 % mwnt-cooh-sdbs, prevleko iz aluminijevega oksida, ki vsebuje 0,2 % grafena, in prevleko iz aluminijevega oksida, ki vsebuje 0,2 % mwnt-cooh-sdbs in 0,2 % grafena, se je odpornost prevleke znatno zmanjšala s podaljšanjem časa, zmanjšala za 22,94 %, 25,60 % oziroma 9,61 %, kar kaže, da elektrolit v tem trenutku ni prodrl v spoj med prevleko in substratom. To je zato, ker struktura ogljikovih nanocevk in grafena blokira prodiranje elektrolita navzdol in tako ščiti Matrica.Sinergijski učinek obeh je dodatno preverjen.Prevleka, ki vsebuje dva nano materiala, ima boljšo odpornost proti koroziji.
S pomočjo Tafelove krivulje in krivulje spremembe vrednosti električne impedance je ugotovljeno, da lahko keramična prevleka iz aluminijevega oksida z grafenom, ogljikovimi nanocevkami in njihovo mešanico izboljša korozijsko odpornost kovinske matrice, sinergistični učinek obeh pa lahko še izboljša korozijo odpornost lepilne keramične prevleke.Da bi nadalje raziskali učinek nano dodatkov na korozijsko odpornost prevleke, smo opazovali morfologijo mikro površine prevleke po koroziji.
Predloži
Slika 5 (A1, A2, B1, B2) prikazuje površinsko morfologijo izpostavljenega nerjavečega jekla 304 in prevlečene keramike iz čistega aluminijevega oksida pri različnih povečavah po koroziji.Slika 5 (A2) prikazuje, da površina po koroziji postane hrapava.Pri golem substratu se po potopitvi v elektrolit na površini pojavi več velikih korozijskih jam, kar kaže, da je korozijska odpornost gole kovinske matrice slaba in da elektrolit zlahka prodre v matriko.Pri keramični prevleki iz čistega aluminijevega oksida, kot je prikazano na sliki 5 (B2), čeprav po koroziji nastanejo porozni korozijski kanali, razmeroma gosta struktura in odlična odpornost na korozijo keramične prevleke iz čistega aluminijevega oksida učinkovito blokirata vdor elektrolita, kar pojasnjuje razlog za učinkovito izboljšanje impedance keramične prevleke iz aluminijevega oksida.
Predloži
Morfologija površine mwnt-cooh-sdbs, prevlek, ki vsebujejo 0,2 % grafena, in prevlek, ki vsebujejo 0,2 % mwnt-cooh-sdbs in 0,2 % grafena.Vidimo lahko, da imata dve prevleki, ki vsebujeta grafen na sliki 6 (B2 in C2), ravno strukturo, vezava med delci v prevleki je tesna, delci agregata pa so tesno oviti z lepilom.Čeprav je površina razjedena zaradi elektrolita, se tvori manj kanalov por.Po koroziji je površina prevleke gosta in je malo defektnih struktur.Za sliko 6 (A1, A2) je zaradi značilnosti mwnt-cooh-sdbs prevleka pred korozijo enakomerno porazdeljena porozna struktura.Po koroziji se pore originalnega dela zožijo in podaljšajo, kanal pa postane globlji.V primerjavi s sliko 6 (B2, C2) ima struktura več napak, kar je skladno z porazdelitvijo velikosti vrednosti impedance prevleke, pridobljeno iz elektrokemičnega korozijskega preskusa.Kaže, da ima keramična prevleka iz aluminijevega oksida, ki vsebuje grafen, zlasti mešanica grafena in ogljikovih nanocevk, najboljšo odpornost proti koroziji.To je zato, ker lahko struktura ogljikovih nanocevk in grafena učinkovito blokira širjenje razpok in zaščiti matriko.
5. Razprava in povzetek
S preskusom korozijske odpornosti ogljikovih nanocevk in dodatkov grafena na keramični prevleki iz aluminijevega oksida ter analizo površinske mikrostrukture prevleke je prišlo do naslednjih zaključkov:
(1) Ko je bil čas korozije 19 h, se je gostota korozijskega toka povečala z 2,890 × 10-6 A / cm2 na 1,536 × 10-6 A /, ko je bil čas korozije 19 h z dodajanjem 0,2 % hibridne ogljikove nanocevke + 0,2 % grafenske mešanice aluminijevega oksida. cm2, električna impedanca se poveča s 11388 Ω na 28079 Ω, učinkovitost odpornosti proti koroziji pa je največja, 46,85 %.V primerjavi s keramično prevleko iz čistega aluminijevega oksida ima kompozitna prevleka z grafenom in ogljikovimi nanocevkami boljšo odpornost proti koroziji.
(2) S povečanjem časa potopitve elektrolita elektrolit prodre v spojno površino prevleke/podlage, da proizvede film kovinskega oksida, ki ovira prodiranje elektrolita v podlago.Električna impedanca se najprej zmanjša in nato poveča, korozijska odpornost keramične prevleke iz čistega aluminijevega oksida pa je slaba.Struktura in sinergija ogljikovih nanocevk in grafena sta blokirala prodiranje elektrolita navzdol.Pri namakanju 19,5 h se je električna impedanca prevleke, ki vsebuje nano materiale, zmanjšala za 22,94 %, 25,60 % oziroma 9,61 %, odpornost prevleke proti koroziji pa je bila dobra.
6. Mehanizem vpliva na korozijsko odpornost premaza
S pomočjo Tafelove krivulje in krivulje spremembe vrednosti električne impedance je ugotovljeno, da lahko keramična prevleka iz aluminijevega oksida z grafenom, ogljikovimi nanocevkami in njihovo mešanico izboljša korozijsko odpornost kovinske matrice, sinergistični učinek obeh pa lahko še izboljša korozijo odpornost lepilne keramične prevleke.Da bi nadalje raziskali učinek nano dodatkov na korozijsko odpornost prevleke, smo opazovali morfologijo mikro površine prevleke po koroziji.
Slika 5 (A1, A2, B1, B2) prikazuje površinsko morfologijo izpostavljenega nerjavečega jekla 304 in prevlečene keramike iz čistega aluminijevega oksida pri različnih povečavah po koroziji.Slika 5 (A2) prikazuje, da površina po koroziji postane hrapava.Pri golem substratu se po potopitvi v elektrolit na površini pojavi več velikih korozijskih jam, kar kaže, da je korozijska odpornost gole kovinske matrice slaba in da elektrolit zlahka prodre v matriko.Pri keramični prevleki iz čistega aluminijevega oksida, kot je prikazano na sliki 5 (B2), čeprav po koroziji nastanejo porozni korozijski kanali, razmeroma gosta struktura in odlična odpornost na korozijo keramične prevleke iz čistega aluminijevega oksida učinkovito blokirata vdor elektrolita, kar pojasnjuje razlog za učinkovito izboljšanje impedance keramične prevleke iz aluminijevega oksida.
Morfologija površine mwnt-cooh-sdbs, prevlek, ki vsebujejo 0,2 % grafena, in prevlek, ki vsebujejo 0,2 % mwnt-cooh-sdbs in 0,2 % grafena.Vidimo lahko, da imata dve prevleki, ki vsebujeta grafen na sliki 6 (B2 in C2), ravno strukturo, vezava med delci v prevleki je tesna, delci agregata pa so tesno oviti z lepilom.Čeprav je površina razjedena zaradi elektrolita, se tvori manj kanalov por.Po koroziji je površina prevleke gosta in je malo defektnih struktur.Za sliko 6 (A1, A2) je zaradi značilnosti mwnt-cooh-sdbs prevleka pred korozijo enakomerno porazdeljena porozna struktura.Po koroziji se pore originalnega dela zožijo in podaljšajo, kanal pa postane globlji.V primerjavi s sliko 6 (B2, C2) ima struktura več napak, kar je skladno z porazdelitvijo velikosti vrednosti impedance prevleke, pridobljeno iz elektrokemičnega korozijskega preskusa.Kaže, da ima keramična prevleka iz aluminijevega oksida, ki vsebuje grafen, zlasti mešanica grafena in ogljikovih nanocevk, najboljšo odpornost proti koroziji.To je zato, ker lahko struktura ogljikovih nanocevk in grafena učinkovito blokira širjenje razpok in zaščiti matriko.
7. Razprava in povzetek
S preskusom korozijske odpornosti ogljikovih nanocevk in dodatkov grafena na keramični prevleki iz aluminijevega oksida ter analizo površinske mikrostrukture prevleke je prišlo do naslednjih zaključkov:
(1) Ko je bil čas korozije 19 h, se je gostota korozijskega toka povečala z 2,890 × 10-6 A / cm2 na 1,536 × 10-6 A /, ko je bil čas korozije 19 h z dodajanjem 0,2 % hibridne ogljikove nanocevke + 0,2 % grafenske mešanice aluminijevega oksida. cm2, električna impedanca se poveča s 11388 Ω na 28079 Ω, učinkovitost odpornosti proti koroziji pa je največja, 46,85 %.V primerjavi s keramično prevleko iz čistega aluminijevega oksida ima kompozitna prevleka z grafenom in ogljikovimi nanocevkami boljšo odpornost proti koroziji.
(2) S povečanjem časa potopitve elektrolita elektrolit prodre v spojno površino prevleke/podlage, da proizvede film kovinskega oksida, ki ovira prodiranje elektrolita v podlago.Električna impedanca se najprej zmanjša in nato poveča, korozijska odpornost keramične prevleke iz čistega aluminijevega oksida pa je slaba.Struktura in sinergija ogljikovih nanocevk in grafena sta blokirala prodiranje elektrolita navzdol.Pri namakanju 19,5 h se je električna impedanca prevleke, ki vsebuje nano materiale, zmanjšala za 22,94 %, 25,60 % oziroma 9,61 %, odpornost prevleke proti koroziji pa je bila dobra.
(3) Zaradi značilnosti ogljikovih nanocevk ima prevleka, dodana samo z ogljikovimi nanocevkami, pred korozijo enakomerno porazdeljeno porozno strukturo.Po koroziji postanejo pore originalnega dela ozke in dolge, kanali pa globlji.Prevleka, ki vsebuje grafen, ima ravno strukturo pred korozijo, kombinacija med delci v prevleki je tesna, delci agregata pa so tesno oviti z lepilom.Čeprav površino po koroziji razjeda elektrolit, je malo pornih kanalov in struktura je še vedno gosta.Struktura ogljikovih nanocevk in grafena lahko učinkovito blokira širjenje razpok in zaščiti matriko.
Čas objave: mar-09-2022