1. Příprava nátěru
Pro usnadnění pozdějšího elektrochemického testu je jako základ zvolena nerezová ocel 304 30 mm × 4 mm.Vyleštěte a odstraňte zbytkovou oxidovou vrstvu a rezavé skvrny na povrchu substrátu brusným papírem, vložte je do kádinky s acetonem, skvrny na povrchu substrátu ošetřete ultrazvukovým čističem bg-06c firmy Bangjie electronics po dobu 20 minut, odstraňte úlomky opotřebení na povrchu kovového substrátu lihem a destilovanou vodou a vysušte je dmychadlem.Poté byly v poměru (100:0:0, 99,8:0,2:0, 99,8:0:0,2, 99,6:0,2:0,2) připraveny oxid hlinitý (Al2O3), grafen a hybridní uhlíkové nanotrubice (mwnt-coohsdbs) a vloženy do kulový mlýn (qm-3sp2 z továrny na nástroje NANDA Nanjing) pro kulové mletí a míchání.Rychlost otáčení kulového mlýna byla nastavena na 220 R/min a kulový mlýn byl zapnut
Po kulovém frézování nastavte rychlost otáčení nádrže pro kulové frézování na 1/2 střídavě po dokončení kulového frézování a nastavte rychlost otáčení nádrže na kulové frézování na 1/2 střídavě po dokončení kulového frézování.Kuličkově mleté keramické kamenivo a pojivo se rovnoměrně promísí podle hmotnostního zlomku 1,0 ∶ 0,8.Nakonec byl vytvrzovacím procesem získán adhezivní keramický povlak.
2. Korozní zkouška
V této studii využívá elektrochemický korozní test elektrochemickou pracovní stanici Shanghai Chenhua chi660e a test využívá tříelektrodový testovací systém.Platinová elektroda je pomocná elektroda, stříbrná chloridová elektroda je referenční elektroda a potažený vzorek je pracovní elektroda s efektivní expoziční plochou 1 cm2.Připojte referenční elektrodu, pracovní elektrodu a pomocnou elektrodu v elektrolytické cele s přístrojem, jak je znázorněno na obrázcích 1 a 2. Před testem namočte vzorek do elektrolytu, což je 3,5% roztok NaCl.
3. Tafelova analýza elektrochemické koroze povlaků
Obr. 3 ukazuje Tafelovu křivku nepotaženého substrátu a keramického povlaku potaženého různými nano přísadami po elektrochemické korozi po dobu 19 hodin.Údaje o korozním napětí, hustotě korozního proudu a elektrické impedanci získané z elektrochemického korozního testu jsou uvedeny v tabulce 1.
Předložit
Když je hustota korozního proudu menší a účinnost odolnosti proti korozi je vyšší, účinek povlaku na odolnost proti korozi je lepší.Z obrázku 3 a tabulky 1 je vidět, že když je doba koroze 19 h, maximální korozní napětí holého kovového matrice je -0,680 V a hustota korozního proudu matrice je také největší a dosahuje 2,890 × 10-6 A /cm2 。 Při potažení keramickým povlakem z čistého oxidu hlinitého se hustota korozního proudu snížila na 78 % a PE byla 22,01 %.Ukazuje, že keramický povlak hraje lepší ochrannou roli a může zlepšit odolnost povlaku proti korozi v neutrálním elektrolytu.
Když bylo do povlaku přidáno 0,2 % mwnt-cooh-sdbs nebo 0,2 % grafenu, hustota korozního proudu se snížila, odpor se zvýšil a odolnost povlaku proti korozi se dále zlepšila, s PE 38,48 % a 40,10 %.Když je povrch potažen 0,2 % mwnt-cooh-sdbs a 0,2 % grafenového smíšeného oxidu hlinitého, korozní proud se dále sníží z 2,890 × 10-6 A / cm2 až na 1,536 × 10-6 A / cm2, maximální odpor hodnota zvýšena z 11388 Ω na 28079 Ω a PE povlaku může dosáhnout 46,85 %.Ukazuje, že připravený cílový produkt má dobrou odolnost proti korozi a synergický účinek uhlíkových nanotrubic a grafenu může účinně zlepšit odolnost keramického povlaku proti korozi.
4. Vliv doby namáčení na impedanci povlaku
Aby bylo možné dále prozkoumat odolnost povlaku proti korozi, vezmeme-li v úvahu vliv doby ponoření vzorku do elektrolytu na test, získají se křivky změny odporu čtyř povlaků při různé době ponoření, jak je znázorněno na obrázku 4.
Předložit
V počáteční fázi ponoření (10 h) je vzhledem k dobré hustotě a struktuře povlaku obtížné ponořit elektrolyt do povlaku.V této době vykazuje keramický povlak vysokou odolnost.Po nasáknutí po určitou dobu se odpor výrazně snižuje, protože elektrolyt postupem času postupně vytváří korozní kanál přes póry a praskliny v povlaku a proniká do matrice, což má za následek výrazné snížení odolnosti povlak.
Ve druhém stupni, kdy korozní produkty narostou na určité množství, se difúze zablokuje a mezera se postupně ucpe.Současně, když elektrolyt pronikne do vazebného rozhraní spodní vrstvy / matrice, molekuly vody budou reagovat s prvkem Fe v matrici na spoji povlak / matrice za vzniku tenkého filmu oxidu kovu, který brání pronikání elektrolytu do matrice a zvyšuje hodnotu odporu.Když je holá kovová matrice elektrochemicky zkorodována, většina zelené flokulentní sraženiny se vytváří na dně elektrolytu.Elektrolytický roztok při elektrolýze potaženého vzorku nezměnil barvu, což může prokázat existenci výše uvedené chemické reakce.
Kvůli krátké době namáčení a velkým faktorům vnějšího vlivu se za účelem dalšího získání přesného vztahu změn elektrochemických parametrů analyzují Tafelovy křivky 19 ha 19,5 h.Hustota korozního proudu a odolnost získané analytickým softwarem zsimpwin jsou uvedeny v tabulce 2. Lze zjistit, že při nasáknutí po dobu 19 hodin ve srovnání s holým substrátem je hustota korozního proudu čistého oxidu hlinitého a kompozitního povlaku oxidu hlinitého obsahujícího nanoaditivní materiály. menší a hodnota odporu je větší.Hodnota odolnosti keramického povlaku obsahujícího uhlíkové nanotrubice a povlaku obsahujícího grafen je téměř stejná, zatímco struktura povlaku s uhlíkovými nanotrubičkami a grafenovými kompozitními materiály je výrazně vylepšena, je to proto, že synergický efekt jednorozměrných uhlíkových nanotrubic a dvourozměrného grafenu zlepšuje odolnost materiálu proti korozi.
S prodlužující se dobou ponoru (19,5 h) se zvyšuje odolnost holého substrátu, což naznačuje, že se nachází ve druhém stupni koroze a na povrchu substrátu se vytváří film oxidu kovu.Podobně se s prodlužujícím se časem také zvyšuje odolnost keramického povlaku z čistého oxidu hlinitého, což naznačuje, že v tomto okamžiku, ačkoli existuje zpomalující účinek keramického povlaku, elektrolyt pronikl přes vazební rozhraní povlaku / matrice a vytvořil oxidový film. prostřednictvím chemické reakce.
Ve srovnání s povlakem oxidu hlinitého obsahujícím 0,2 % mwnt-cooh-sdbs, povlakem oxidu hlinitého obsahujícím 0,2 % grafenu a povlakem oxidu hlinitého obsahujícím 0,2 % mwnt-cooh-sdbs a 0,2 % grafenu se odolnost povlaku s prodlužujícím se časem výrazně snížila. o 22,94 %, 25,60 % a 9,61 %, což naznačuje, že elektrolyt v tuto chvíli nepronikl do spoje mezi povlakem a substrátem. Důvodem je to, že struktura uhlíkových nanotrubic a grafenu blokuje pronikání elektrolytu směrem dolů, čímž chrání matice.Synergický efekt obou je dále ověřen.Povlak obsahující dva nano materiály má lepší odolnost proti korozi.
Prostřednictvím Tafelovy křivky a křivky změny hodnoty elektrické impedance bylo zjištěno, že keramický povlak z oxidu hlinitého s grafenem, uhlíkovými nanotrubičkami a jejich směsí může zlepšit odolnost kovové matrice proti korozi a synergický účinek těchto dvou může dále zlepšit korozi. odolnost adhezivního keramického povlaku.Aby bylo možné dále prozkoumat vliv nanoaditiv na korozní odolnost povlaku, byla pozorována mikropovrchová morfologie povlaku po korozi.
Předložit
Obrázek 5 (A1, A2, B1, B2) ukazuje povrchovou morfologii exponované nerezové oceli 304 a potažené čisté keramiky z oxidu hlinitého při různém zvětšení po korozi.Obrázek 5 (A2) ukazuje, že povrch po korozi zdrsní.U holého substrátu se po ponoření do elektrolytu na povrchu objeví několik velkých korozních důlků, což naznačuje, že odolnost kovové matrice proti korozi je špatná a elektrolyt snadno proniká do matrice.U čistého keramického povlaku z oxidu hlinitého, jak je znázorněno na obrázku 5 (B2), ačkoli po korozi vznikají porézní korozní kanály, relativně hustá struktura a vynikající odolnost keramického povlaku z čistého oxidu hlinitého účinně blokují invazi elektrolytu, což vysvětluje důvod účinné zlepšení impedance keramického povlaku z oxidu hlinitého.
Předložit
Morfologie povrchu mwnt-cooh-sdbs, povlaky obsahující 0,2 % grafenu a povlaky obsahující 0,2 % mwnt-cooh-sdbs a 0,2 % grafenu.Je vidět, že dva povlaky obsahující grafen na obrázku 6 (B2 a C2) mají plochou strukturu, vazba mezi částicemi v povlaku je těsná a částice agregátu jsou pevně obaleny lepidlem.Přestože je povrch erodován elektrolytem, tvoří se méně pórových kanálků.Po korozi je povrch povlaku hustý a je zde málo defektních struktur.Pro obrázek 6 (A1, A2), díky charakteristikám mwnt-cooh-sdbs, má povlak před korozí rovnoměrně rozloženou porézní strukturu.Po korozi se póry původní části zužují a prodlužují a kanál se prohlubuje.Ve srovnání s obrázkem 6 (B2, C2) má struktura více defektů, což je v souladu s velikostní distribucí hodnoty impedance povlaku získané z elektrochemického korozního testu.Ukazuje, že keramický povlak z oxidu hlinitého obsahující grafen, zejména směs grafenu a uhlíkové nanotrubice, má nejlepší odolnost proti korozi.Je to proto, že struktura uhlíkových nanotrubic a grafenu může účinně blokovat difúzi trhlin a chránit matrici.
5. Diskuse a shrnutí
Prostřednictvím testu odolnosti uhlíkových nanotrubiček a grafenových přísad na keramickém povlaku z oxidu hlinitého a analýzou povrchové mikrostruktury povlaku jsou vyvozeny následující závěry:
(1) Když byla doba koroze 19 h, přidáním 0,2 % hybridní uhlíkové nanotrubice + 0,2 % grafenového směsného materiálu aluminy keramického povlaku se hustota korozního proudu zvýšila z 2,890 × 10-6 A / cm2 dolů na 1,536 × 10-6 A / cm2, elektrická impedance se zvýšila z 11388 Ω na 28079 Ω a účinnost odolnosti proti korozi je největší, 46,85 %.Ve srovnání s čistým keramickým povlakem z oxidu hlinitého má kompozitní povlak s grafenovými a uhlíkovými nanotrubičkami lepší odolnost proti korozi.
(2) S prodlužující se dobou ponoření elektrolytu proniká elektrolyt do povrchu spoje povlaku / substrátu a vytváří film oxidu kovu, který brání pronikání elektrolytu do substrátu.Elektrická impedance nejprve klesá a pak se zvyšuje a odolnost keramického povlaku z čistého oxidu hlinitého je špatná.Struktura a synergie uhlíkových nanotrubic a grafenu blokovaly pronikání elektrolytu směrem dolů.Při nasáknutí po dobu 19,5 h se elektrická impedance povlaku obsahujícího nano materiály snížila o 22,94 %, 25,60 % a 9,61 % a odolnost povlaku proti korozi byla dobrá.
6. Mechanismus vlivu korozní odolnosti povlaku
Prostřednictvím Tafelovy křivky a křivky změny hodnoty elektrické impedance bylo zjištěno, že keramický povlak z oxidu hlinitého s grafenem, uhlíkovými nanotrubičkami a jejich směsí může zlepšit odolnost kovové matrice proti korozi a synergický účinek těchto dvou může dále zlepšit korozi. odolnost adhezivního keramického povlaku.Aby bylo možné dále prozkoumat vliv nanoaditiv na korozní odolnost povlaku, byla pozorována mikropovrchová morfologie povlaku po korozi.
Obrázek 5 (A1, A2, B1, B2) ukazuje povrchovou morfologii exponované nerezové oceli 304 a potažené čisté keramiky z oxidu hlinitého při různém zvětšení po korozi.Obrázek 5 (A2) ukazuje, že povrch po korozi zdrsní.U holého substrátu se po ponoření do elektrolytu na povrchu objeví několik velkých korozních důlků, což naznačuje, že odolnost kovové matrice proti korozi je špatná a elektrolyt snadno proniká do matrice.U čistého keramického povlaku z oxidu hlinitého, jak je znázorněno na obrázku 5 (B2), ačkoli po korozi vznikají porézní korozní kanály, relativně hustá struktura a vynikající odolnost keramického povlaku z čistého oxidu hlinitého účinně blokují invazi elektrolytu, což vysvětluje důvod účinné zlepšení impedance keramického povlaku z oxidu hlinitého.
Morfologie povrchu mwnt-cooh-sdbs, povlaky obsahující 0,2 % grafenu a povlaky obsahující 0,2 % mwnt-cooh-sdbs a 0,2 % grafenu.Je vidět, že dva povlaky obsahující grafen na obrázku 6 (B2 a C2) mají plochou strukturu, vazba mezi částicemi v povlaku je těsná a částice agregátu jsou pevně obaleny lepidlem.Přestože je povrch erodován elektrolytem, tvoří se méně pórových kanálků.Po korozi je povrch povlaku hustý a je zde málo defektních struktur.Pro obrázek 6 (A1, A2), díky charakteristikám mwnt-cooh-sdbs, má povlak před korozí rovnoměrně rozloženou porézní strukturu.Po korozi se póry původní části zužují a prodlužují a kanál se prohlubuje.Ve srovnání s obrázkem 6 (B2, C2) má struktura více defektů, což je v souladu s velikostní distribucí hodnoty impedance povlaku získané z elektrochemického korozního testu.Ukazuje, že keramický povlak z oxidu hlinitého obsahující grafen, zejména směs grafenu a uhlíkové nanotrubice, má nejlepší odolnost proti korozi.Je to proto, že struktura uhlíkových nanotrubic a grafenu může účinně blokovat difúzi trhlin a chránit matrici.
7. Diskuse a shrnutí
Prostřednictvím testu odolnosti uhlíkových nanotrubiček a grafenových přísad na keramickém povlaku z oxidu hlinitého a analýzou povrchové mikrostruktury povlaku jsou vyvozeny následující závěry:
(1) Když byla doba koroze 19 h, přidáním 0,2 % hybridní uhlíkové nanotrubice + 0,2 % grafenového směsného materiálu aluminy keramického povlaku se hustota korozního proudu zvýšila z 2,890 × 10-6 A / cm2 dolů na 1,536 × 10-6 A / cm2, elektrická impedance se zvýšila z 11388 Ω na 28079 Ω a účinnost odolnosti proti korozi je největší, 46,85 %.Ve srovnání s čistým keramickým povlakem z oxidu hlinitého má kompozitní povlak s grafenovými a uhlíkovými nanotrubičkami lepší odolnost proti korozi.
(2) S prodlužující se dobou ponoření elektrolytu proniká elektrolyt do povrchu spoje povlaku / substrátu a vytváří film oxidu kovu, který brání pronikání elektrolytu do substrátu.Elektrická impedance nejprve klesá a pak se zvyšuje a odolnost keramického povlaku z čistého oxidu hlinitého je špatná.Struktura a synergie uhlíkových nanotrubic a grafenu blokovaly pronikání elektrolytu směrem dolů.Při nasáknutí po dobu 19,5 h se elektrická impedance povlaku obsahujícího nano materiály snížila o 22,94 %, 25,60 % a 9,61 % a odolnost povlaku proti korozi byla dobrá.
(3) Vzhledem k vlastnostem uhlíkových nanotrubic má povlak přidaný samotnými uhlíkovými nanotrubičkami před korozí rovnoměrně rozloženou porézní strukturu.Po korozi se póry původní části zužují a prodlužují a kanály se prohlubují.Povlak obsahující grafen má před korozí plochou strukturu, kombinace mezi částicemi v povlaku je těsná a částice agregátu jsou pevně obaleny lepidlem.Přestože je povrch po korozi erodován elektrolytem, je zde málo pórových kanálků a struktura je stále hustá.Struktura uhlíkových nanotrubiček a grafenu může účinně blokovat šíření trhlin a chránit matrici.
Čas odeslání: březen-09-2022