1. Pārklājuma sagatavošana
Lai atvieglotu vēlāko elektroķīmisko pārbaudi, par pamatu tiek izvēlēts 30 mm × 4 mm 304 nerūsējošais tērauds.Nopulējiet un notīriet atlikušo oksīda slāni un rūsas plankumus no pamatnes virsmas ar smilšpapīru, ievietojiet tos vārglāzē, kurā ir acetons, traipus uz pamatnes virsmas apstrādājiet ar elektronikas uzņēmuma Bangjie ultraskaņas tīrītāju bg-06c 20 minūtes, noņemiet. nodiluma gružus uz metāla pamatnes virsmas ar spirtu un destilētu ūdeni un nosusiniet ar pūtēju.Pēc tam alumīnija oksīdu (Al2O3), grafēnu un hibrīda oglekļa nanocauruli (mwnt-coohsdbs) sagatavoja proporcionāli (100: 0: 0, 99,8: 0,2: 0, 99,8: 0: 0,2, 99,6: 0,2: 0,2) un ievietoja lodīšu dzirnavas (qm-3sp2 no Nanjing NANDA instrumentu rūpnīcas) lodīšu frēzēšanai un sajaukšanai.Lodīšu dzirnavu rotācijas ātrums tika iestatīts uz 220 R/min, un lodīšu dzirnavas tika pagrieztas uz
Pēc lodīšu frēzēšanas iestatiet lodveida frēzēšanas tvertnes griešanās ātrumu pārmaiņus uz 1/2 pēc lodīšu frēzēšanas pabeigšanas un iestatiet lodveida frēzēšanas tvertnes griešanās ātrumu pārmaiņus uz 1/2 pēc lodīšu frēzēšanas pabeigšanas.Lodfrēzēto keramikas pildvielu un saistvielu sajauc vienmērīgi atbilstoši masas daļai 1,0 ∶ 0,8.Visbeidzot, sacietēšanas procesā tika iegūts līmējošais keramikas pārklājums.
2. Korozijas tests
Šajā pētījumā elektroķīmiskās korozijas testā tiek izmantota Shanghai Chenhua chi660e elektroķīmiskā darbstacija, un testā tiek izmantota trīs elektrodu testa sistēma.Platīna elektrods ir palīgelektrods, sudraba sudraba hlorīda elektrods ir atsauces elektrods, un pārklātais paraugs ir darba elektrods ar efektīvo ekspozīcijas laukumu 1 cm2.Savienojiet atsauces elektrodu, darba elektrodu un palīgelektrodu elektrolītiskajā šūnā ar instrumentu, kā parādīts 1. un 2. attēlā. Pirms testa iemērciet paraugu elektrolītā, kas ir 3,5% NaCl šķīdums.
3. Pārklājumu elektroķīmiskās korozijas Tafel analīze
3. att. parāda Tafel līkni nepārklātam substrātam un keramiskajam pārklājumam, kas pārklāts ar dažādām nano piedevām pēc elektroķīmiskās korozijas 19h.Korozijas sprieguma, korozijas strāvas blīvuma un elektriskās pretestības testa dati, kas iegūti, veicot elektroķīmisko korozijas testu, ir parādīti 1. tabulā.
Iesniegt
Ja korozijas strāvas blīvums ir mazāks un korozijas izturības efektivitāte ir augstāka, pārklājuma izturība pret koroziju ir labāka.No 3. attēla un 1. tabulas redzams, ka, korozijas laikam 19h, tukšā metāla matricas maksimālais korozijas spriegums ir -0,680 V, un arī matricas korozijas strāvas blīvums ir vislielākais, sasniedzot 2,890 × 10-6 A. /cm2 。 Pārklājot ar tīru alumīnija oksīda keramikas pārklājumu, korozijas strāvas blīvums samazinājās līdz 78% un PE bija 22,01%.Tas parāda, ka keramikas pārklājumam ir labāka aizsargājoša loma un tas var uzlabot pārklājuma izturību pret koroziju neitrālā elektrolītā.
Kad pārklājumam tika pievienots 0,2% mwnt-cooh-sdbs vai 0,2% grafēna, korozijas strāvas blīvums samazinājās, pretestība palielinājās un pārklājuma izturība pret koroziju tika vēl vairāk uzlabota ar PE attiecīgi 38,48% un 40,10%.Kad virsma ir pārklāta ar 0,2% mwnt-cooh-sdbs un 0,2% grafēna jaukta alumīnija oksīda pārklājumu, korozijas strāva tiek vēl vairāk samazināta no 2,890 × 10-6 A / cm2 līdz 1,536 × 10-6 A / cm2, kas ir maksimālā pretestība. vērtība, palielināta no 11388 Ω līdz 28079 Ω, un pārklājuma PE var sasniegt 46,85%.Tas parāda, ka sagatavotajam mērķa produktam ir laba izturība pret koroziju, un oglekļa nanocauruļu un grafēna sinerģiskā iedarbība var efektīvi uzlabot keramikas pārklājuma izturību pret koroziju.
4. Mērcēšanas laika ietekme uz pārklājuma pretestību
Lai tālāk izpētītu pārklājuma izturību pret koroziju, ņemot vērā parauga iegremdēšanas laika ietekmi elektrolītā uz testu, tiek iegūtas četru pārklājumu pretestības izmaiņu līknes dažādos iegremdēšanas laikos, kā parādīts attēlā. 4.
Iesniegt
Sākotnējā iegremdēšanas stadijā (10 h) pārklājuma labā blīvuma un struktūras dēļ elektrolītu ir grūti iegremdēt pārklājumā.Šajā laikā keramikas pārklājums uzrāda augstu pretestību.Pēc noteikta laika mērcēšanas pretestība ievērojami samazinās, jo laika gaitā elektrolīts pa porām un pārklājuma plaisām pakāpeniski veido korozijas kanālu un iekļūst matricā, kā rezultātā ievērojami samazinās pretestība. pārklājums.
Otrajā posmā, kad korozijas produkti palielinās līdz noteiktam daudzumam, difūzija tiek bloķēta un sprauga pakāpeniski tiek bloķēta.Tajā pašā laikā, kad elektrolīts iekļūst savienojošā apakšējā slāņa/matricas savienošanas saskarnē, ūdens molekulas reaģēs ar Fe elementu matricā pārklājuma/matricas savienojuma vietā, veidojot plānu metāla oksīda plēvi, kas kavē elektrolīta iekļūšana matricā un palielina pretestības vērtību.Kad tukšā metāla matrica ir elektroķīmiski korozējusi, lielākā daļa zaļo flokulantu nokrišņu veidojas elektrolīta apakšā.Elektrolītiskais šķīdums nemainīja krāsu, elektrolizējot pārklāto paraugu, kas var pierādīt iepriekš minētās ķīmiskās reakcijas esamību.
Īsā mērcēšanas laika un lielo ārējo ietekmes faktoru dēļ, lai turpmāk iegūtu precīzu elektroķīmisko parametru izmaiņu attiecību, tiek analizētas Tafela līknes 19 h un 19,5 h.Ar zsimpwin analīzes programmatūru iegūtais korozijas strāvas blīvums un pretestība ir parādīti 2. tabulā. Var konstatēt, ka, mērcējot 19 stundas, salīdzinot ar tukšu substrātu, tīra alumīnija oksīda un alumīnija oksīda kompozītmateriālu pārklājuma, kas satur nano piedevas, korozijas strāvas blīvums ir mazāks un pretestības vērtība ir lielāka.Keramikas pārklājuma, kas satur oglekļa nanocaurules, un pārklājuma, kas satur grafēnu, pretestības vērtība ir gandrīz vienāda, savukārt pārklājuma struktūra ar oglekļa nanocaurulēm un grafēna kompozītmateriāliem ir ievērojami uzlabota, jo viendimensijas oglekļa nanocaurules un divdimensiju grafēna sinerģiskais efekts. uzlabo materiāla izturību pret koroziju.
Palielinoties iegremdēšanas laikam (19,5 h), plikas pamatnes pretestība palielinās, norādot, ka tā atrodas otrajā korozijas stadijā un uz pamatnes virsmas veidojas metāla oksīda plēve.Līdzīgi, laika gaitā palielinās arī tīra alumīnija oksīda keramikas pārklājuma pretestība, kas norāda, ka šobrīd, lai gan ir keramikas pārklājuma palēninošais efekts, elektrolīts ir iekļuvis pārklājuma/matricas savienojuma saskarnē un izveidojis oksīda plēvi. caur ķīmisko reakciju.
Salīdzinot ar alumīnija oksīda pārklājumu, kas satur 0,2% mwnt-cooh-sdbs, alumīnija oksīda pārklājumu, kas satur 0,2% grafēna, un alumīnija oksīda pārklājumu, kas satur 0,2% mwnt-cooh-sdbs un 0,2% grafēna, pārklājuma pretestība ievērojami samazinājās, palielinoties laikam, samazinājās. attiecīgi par 22,94%, 25,60% un 9,61%, norādot, ka elektrolīts šobrīd nav iekļuvis savienojumā starp pārklājumu un pamatni. Tas ir tāpēc, ka oglekļa nanocauruļu un grafēna struktūra bloķē elektrolīta iekļūšanu lejup, tādējādi aizsargājot matrica.Abu sinerģiskā iedarbība tiek pārbaudīta tālāk.Pārklājumam, kas satur divus nanomateriālus, ir labāka izturība pret koroziju.
Izmantojot Tafela līkni un elektriskās pretestības vērtības izmaiņu līkni, ir konstatēts, ka alumīnija oksīda keramikas pārklājums ar grafēnu, oglekļa nanocaurulēm un to maisījumu var uzlabot metāla matricas izturību pret koroziju, un abu sinerģiskā iedarbība var vēl vairāk uzlabot koroziju. līmējošā keramikas pārklājuma izturība.Lai turpinātu pētīt nano piedevu ietekmi uz pārklājuma izturību pret koroziju, tika novērota pārklājuma mikro virsmas morfoloģija pēc korozijas.
Iesniegt
5. attēlā (A1, A2, B1, B2) parādīta atklātas 304 nerūsējošā tērauda un pārklātas tīra alumīnija oksīda keramikas virsmas morfoloģija dažādos palielinājumos pēc korozijas.5. attēlā (A2) redzams, ka virsma pēc korozijas kļūst raupja.Uz kailas pamatnes pēc iegremdēšanas elektrolītā uz virsmas parādās vairākas lielas korozijas bedrītes, kas norāda, ka tukšā metāla matricas izturība pret koroziju ir slikta un elektrolīts viegli iekļūst matricā.Tīram alumīnija oksīda keramikas pārklājumam, kā parādīts 5. (B2) attēlā, lai gan pēc korozijas veidojas poraini korozijas kanāli, tīra alumīnija oksīda keramikas pārklājuma relatīvi blīvā struktūra un lieliskā izturība pret koroziju efektīvi bloķē elektrolīta invāziju, kas izskaidro tās iemeslu. efektīva alumīnija oksīda keramikas pārklājuma pretestības uzlabošana.
Iesniegt
Mwnt-cooh-sdbs virsmas morfoloģija, pārklājumi, kas satur 0,2% grafēnu, un pārklājumi, kas satur 0,2% mwnt-cooh-sdbs un 0,2% grafēna.Var redzēt, ka diviem pārklājumiem, kas satur grafēnu 6. attēlā (B2 un C2), ir plakana struktūra, pārklājuma daļiņu saistīšanās ir cieša un pildvielas daļiņas ir cieši iesaiņotas ar līmi.Lai gan virsmu noārda elektrolīts, veidojas mazāk poru kanālu.Pēc korozijas pārklājuma virsma ir blīva un defektu struktūru ir maz.6. attēlā (A1, A2) mwnt-cooh-sdbs īpašību dēļ pārklājums pirms korozijas ir vienmērīgi sadalīta poraina struktūra.Pēc korozijas sākotnējās daļas poras kļūst šauras un garas, un kanāls kļūst dziļāks.Salīdzinot ar 6. attēlu (B2, C2), struktūrai ir vairāk defektu, kas atbilst pārklājuma pretestības lieluma sadalījumam pēc elektroķīmiskās korozijas testa.Tas parāda, ka alumīnija oksīda keramikas pārklājumam, kas satur grafēnu, īpaši grafēna un oglekļa nanocaurules maisījumam, ir vislabākā izturība pret koroziju.Tas ir tāpēc, ka oglekļa nanocaurules un grafēna struktūra var efektīvi bloķēt plaisu difūziju un aizsargāt matricu.
5. Diskusija un kopsavilkums
Veicot oglekļa nanocauruļu un grafēna piedevu korozijas izturības testu uz alumīnija oksīda keramikas pārklājuma un pārklājuma virsmas mikrostruktūras analīzi, tiek izdarīti šādi secinājumi:
(1) Kad korozijas laiks bija 19 stundas, pievienojot 0,2% hibrīda oglekļa nanocaurules + 0,2% grafēna jaukta materiāla alumīnija oksīda keramikas pārklājumu, korozijas strāvas blīvums palielinājās no 2,890 × 10-6 A / cm2 līdz 1,536 × 10-6 A / cm2, elektriskā pretestība tiek palielināta no 11388 Ω līdz 28079 Ω, un korozijas izturības efektivitāte ir vislielākā – 46,85%.Salīdzinot ar tīru alumīnija oksīda keramikas pārklājumu, kompozītmateriāla pārklājumam ar grafēnu un oglekļa nanocaurulēm ir labāka izturība pret koroziju.
(2) Palielinoties elektrolīta iegremdēšanas laikam, elektrolīts iekļūst pārklājuma/substrāta savienojuma virsmā, veidojot metāla oksīda plēvi, kas kavē elektrolīta iekļūšanu pamatnē.Elektriskā pretestība vispirms samazinās un pēc tam palielinās, un tīra alumīnija oksīda keramikas pārklājuma izturība pret koroziju ir slikta.Oglekļa nanocauruļu un grafēna struktūra un sinerģija bloķēja elektrolīta iekļūšanu lejup.Mērcējot 19,5 stundas, nanomateriālus saturošā pārklājuma elektriskā pretestība samazinājās attiecīgi par 22,94%, 25,60% un 9,61%, un pārklājuma izturība pret koroziju bija laba.
6. Pārklājuma korozijas izturības ietekmes mehānisms
Izmantojot Tafela līkni un elektriskās pretestības vērtības izmaiņu līkni, ir konstatēts, ka alumīnija oksīda keramikas pārklājums ar grafēnu, oglekļa nanocaurulēm un to maisījumu var uzlabot metāla matricas izturību pret koroziju, un abu sinerģiskā iedarbība var vēl vairāk uzlabot koroziju. līmējošā keramikas pārklājuma izturība.Lai turpinātu pētīt nano piedevu ietekmi uz pārklājuma izturību pret koroziju, tika novērota pārklājuma mikro virsmas morfoloģija pēc korozijas.
5. attēlā (A1, A2, B1, B2) parādīta atklātas 304 nerūsējošā tērauda un pārklātas tīra alumīnija oksīda keramikas virsmas morfoloģija dažādos palielinājumos pēc korozijas.5. attēlā (A2) redzams, ka virsma pēc korozijas kļūst raupja.Uz kailas pamatnes pēc iegremdēšanas elektrolītā uz virsmas parādās vairākas lielas korozijas bedrītes, kas norāda, ka tukšā metāla matricas izturība pret koroziju ir slikta un elektrolīts viegli iekļūst matricā.Tīram alumīnija oksīda keramikas pārklājumam, kā parādīts 5. (B2) attēlā, lai gan pēc korozijas veidojas poraini korozijas kanāli, tīra alumīnija oksīda keramikas pārklājuma relatīvi blīvā struktūra un lieliskā izturība pret koroziju efektīvi bloķē elektrolīta invāziju, kas izskaidro tās iemeslu. efektīva alumīnija oksīda keramikas pārklājuma pretestības uzlabošana.
Mwnt-cooh-sdbs virsmas morfoloģija, pārklājumi, kas satur 0,2% grafēnu, un pārklājumi, kas satur 0,2% mwnt-cooh-sdbs un 0,2% grafēna.Var redzēt, ka diviem pārklājumiem, kas satur grafēnu 6. attēlā (B2 un C2), ir plakana struktūra, pārklājuma daļiņu saistīšanās ir cieša un pildvielas daļiņas ir cieši iesaiņotas ar līmi.Lai gan virsmu noārda elektrolīts, veidojas mazāk poru kanālu.Pēc korozijas pārklājuma virsma ir blīva un defektu struktūru ir maz.6. attēlā (A1, A2) mwnt-cooh-sdbs īpašību dēļ pārklājums pirms korozijas ir vienmērīgi sadalīta poraina struktūra.Pēc korozijas sākotnējās daļas poras kļūst šauras un garas, un kanāls kļūst dziļāks.Salīdzinot ar 6. attēlu (B2, C2), struktūrai ir vairāk defektu, kas atbilst pārklājuma pretestības lieluma sadalījumam pēc elektroķīmiskās korozijas testa.Tas parāda, ka alumīnija oksīda keramikas pārklājumam, kas satur grafēnu, īpaši grafēna un oglekļa nanocaurules maisījumam, ir vislabākā izturība pret koroziju.Tas ir tāpēc, ka oglekļa nanocaurules un grafēna struktūra var efektīvi bloķēt plaisu difūziju un aizsargāt matricu.
7. Diskusija un kopsavilkums
Veicot oglekļa nanocauruļu un grafēna piedevu korozijas izturības testu uz alumīnija oksīda keramikas pārklājuma un pārklājuma virsmas mikrostruktūras analīzi, tiek izdarīti šādi secinājumi:
(1) Kad korozijas laiks bija 19 stundas, pievienojot 0,2% hibrīda oglekļa nanocaurules + 0,2% grafēna jaukta materiāla alumīnija oksīda keramikas pārklājumu, korozijas strāvas blīvums palielinājās no 2,890 × 10-6 A / cm2 līdz 1,536 × 10-6 A / cm2, elektriskā pretestība tiek palielināta no 11388 Ω līdz 28079 Ω, un korozijas izturības efektivitāte ir vislielākā – 46,85%.Salīdzinot ar tīru alumīnija oksīda keramikas pārklājumu, kompozītmateriāla pārklājumam ar grafēnu un oglekļa nanocaurulēm ir labāka izturība pret koroziju.
(2) Palielinoties elektrolīta iegremdēšanas laikam, elektrolīts iekļūst pārklājuma/substrāta savienojuma virsmā, veidojot metāla oksīda plēvi, kas kavē elektrolīta iekļūšanu pamatnē.Elektriskā pretestība vispirms samazinās un pēc tam palielinās, un tīra alumīnija oksīda keramikas pārklājuma izturība pret koroziju ir slikta.Oglekļa nanocauruļu un grafēna struktūra un sinerģija bloķēja elektrolīta iekļūšanu lejup.Mērcējot 19,5 stundas, nanomateriālus saturošā pārklājuma elektriskā pretestība samazinājās attiecīgi par 22,94%, 25,60% un 9,61%, un pārklājuma izturība pret koroziju bija laba.
(3) Oglekļa nanocauruļu īpašību dēļ pārklājumam, kas pievienots tikai ar oglekļa nanocaurulēm, ir vienmērīgi sadalīta poraina struktūra pirms korozijas.Pēc korozijas sākotnējās daļas poras kļūst šauras un garas, un kanāli kļūst dziļāki.Grafēnu saturošajam pārklājumam pirms korozijas ir plakana struktūra, pārklājuma daļiņu kombinācija ir cieša, un pildvielas daļiņas ir cieši iesaiņotas ar līmi.Lai gan pēc korozijas virsmu noārda elektrolīts, tajā ir maz poru kanālu un struktūra joprojām ir blīva.Oglekļa nanocauruļu un grafēna struktūra var efektīvi bloķēt plaisu izplatīšanos un aizsargāt matricu.
Publicēšanas laiks: 09.03.2022