banner

Studija otpornosti na koroziju keramičke prevlake od aluminijevog oksida ojačane grafenom/ugljičnim nanocijevima

1. Priprema premaza
Kako bi se olakšao kasniji elektrokemijski test, odabran je 30 mm × 4 mm 304 nehrđajući čelik kao baza.Ispolirajte i uklonite preostali sloj oksida i mrlje od hrđe na površini podloge brusnim papirom, stavite ih u čašu koja sadrži aceton, tretirajte mrlje na površini podloge ultrazvučnim čistačem bg-06c tvrtke Bangjie electronics 20 minuta, uklonite ostatke trošenja na površini metalne podloge alkoholom i destiliranom vodom i osušite ih puhalom.Zatim su pripremljeni aluminijev oksid (Al2O3), grafen i hibridna ugljična nanocijev (mwnt-coohsdbs) u omjeru (100:0:0, 99,8:0,2:0, 99,8:0:0,2, 99,6:0,2:0,2) i stavljeni u omjere (100:0:0, 99,8:0,2:0, 99,8:0:0,2, 99,6:0,2:0,2). mlin s kuglicama (qm-3sp2 tvornice instrumenata Nanjing NANDA) za mljevenje i miješanje kuglica.Brzina rotacije kugličnog mlina postavljena je na 220 R/min, a kuglični mlin je okrenut na

Nakon kugličnog mljevenja, postavite brzinu rotacije spremnika za kuglično mljevenje na 1/2 naizmjenično nakon što je mljevenje kuglica završeno, i postavite brzinu rotacije spremnika za kuglično mljevenje na 1/2 naizmjenično nakon završetka mljevenja kuglica.Kuglično mljeveni keramički agregat i vezivo ravnomjerno se miješaju prema masenom udjelu od 1,0 ∶ 0,8.Konačno, ljepljivi keramički premaz dobiven je postupkom stvrdnjavanja.

2. Ispitivanje korozije
U ovoj studiji, test elektrokemijske korozije usvaja elektrokemijsku radnu stanicu Shanghai Chenhua chi660e, a test usvaja sustav za ispitivanje s tri elektrode.Platinasta elektroda je pomoćna elektroda, elektroda srebrnog klorida srebra je referentna elektroda, a obloženi uzorak je radna elektroda, s efektivnom površinom ekspozicije od 1 cm2.Spojite referentnu elektrodu, radnu elektrodu i pomoćnu elektrodu u elektrolitičkoj ćeliji s instrumentom, kao što je prikazano na slikama 1 i 2. Prije ispitivanja, natopite uzorak u elektrolit, koji je 3,5% otopina NaCl.

3. Tafel analiza elektrokemijske korozije premaza
Slika 3 prikazuje Tafelovu krivulju neprevučene podloge i keramičke prevlake obložene različitim nano aditivima nakon elektrokemijske korozije tijekom 19 sati.Podaci o naponu korozije, gustoći struje korozije i električnoj impedanciji dobiveni ispitivanjem elektrokemijske korozije prikazani su u tablici 1.

podnijeti
Kada je gustoća struje korozije manja, a učinkovitost otpornosti na koroziju veća, učinak otpornosti na koroziju premaza je bolji.Iz slike 3 i tablice 1 može se vidjeti da kada je vrijeme korozije 19h, maksimalni napon korozije gole metalne matrice je -0,680 V, a gustoća struje korozije matrice je također najveća i dostiže 2,890 × 10-6 A. /cm2 。 Kada je premazan čistim aluminijskim keramičkim premazom, gustoća struje korozije smanjila se na 78% i PE je bila 22,01%.To pokazuje da keramički premaz ima bolju zaštitnu ulogu i može poboljšati otpornost premaza na koroziju u neutralnom elektrolitu.

Kada je premazu dodano 0,2% mwnt-cooh-sdbs ili 0,2% grafena, gustoća struje korozije se smanjila, otpornost se povećala, a otpornost premaza na koroziju je dodatno poboljšana, s PE od 38,48% odnosno 40,10%.Kada je površina premazana s 0,2% mwnt-cooh-sdbs i 0,2% grafenom miješanim aluminijskim premazom, struja korozije se dodatno smanjuje s 2,890 × 10-6 A / cm2 na 1,536 × 10-6 A / cm2, što je maksimalni otpor vrijednost, povećana sa 11388 Ω na 28079 Ω, a PE premaza može doseći 46,85%.Pokazuje da pripremljeni ciljni proizvod ima dobru otpornost na koroziju, a sinergijski učinak ugljikovih nanocijevi i grafena može učinkovito poboljšati korozijsku otpornost keramičkog premaza.

4. Utjecaj vremena namakanja na impedanciju premaza
Kako bi se dodatno istražila otpornost premaza na koroziju, s obzirom na utjecaj vremena uranjanja uzorka u elektrolit na ispitivanje, dobivene su krivulje promjene otpora četiri premaza pri različitom vremenu uranjanja, kao što je prikazano na slici 4.

podnijeti
U početnoj fazi uranjanja (10 h), zbog dobre gustoće i strukture premaza, elektrolit je teško uroniti u premaz.U ovom trenutku, keramički premaz pokazuje visoku otpornost.Nakon određenog vremenskog perioda namakanja, otpor se značajno smanjuje, jer s vremenom elektrolit postupno stvara korozijski kanal kroz pore i pukotine u premazu te prodire u matricu, što rezultira značajnim smanjenjem otpora premaz.

U drugoj fazi, kada se proizvodi korozije povećaju do određene količine, difuzija je blokirana, a jaz se postupno blokira.U isto vrijeme, kada elektrolit prodre u vezno sučelje veznog donjeg sloja / matrice, molekule vode će reagirati s Fe elementom u matrici na spoju premaza / matrice i proizvesti tanki film metalnog oksida, koji ometa prodiranje elektrolita u matricu i povećava vrijednost otpora.Kada je goli metalni matriks elektrokemijski korodiran, većina zelenih flokulentnih taloženja nastaje na dnu elektrolita.Elektrolitička otopina nije promijenila boju pri elektrolizi obloženog uzorka, što može dokazati postojanje gore navedene kemijske reakcije.

Zbog kratkog vremena namakanja i velikih vanjskih faktora utjecaja, radi daljnjeg dobivanja točnog odnosa promjene elektrokemijskih parametara, analizirane su Tafelove krivulje od 19 h i 19,5 h.Gustoća struje korozije i otpornost dobiveni softverom za analizu zsimpwin prikazani su u tablici 2. Može se utvrditi da kada se namaka 19 h, u usporedbi s golom podlogom, gustoća struje korozije čiste glinice i kompozitnog premaza aluminijevog oksida koji sadrži nano aditivne materijale je manji, a vrijednost otpora veća.Vrijednost otpornosti keramičkog premaza koji sadrži ugljične nanocijevi i premaza koji sadrži grafen je gotovo jednaka, dok je struktura prevlake s ugljičnim nanocijevima i grafenskim kompozitnim materijalima značajno poboljšana. To je zbog sinergijskog učinka jednodimenzionalnih ugljikovih nanocijevi i dvodimenzionalnog grafena poboljšava otpornost materijala na koroziju.

S povećanjem vremena uranjanja (19,5 h) raste otpor gole podloge, što ukazuje da je ona u drugoj fazi korozije i na površini podloge se stvara film metalnog oksida.Slično, s povećanjem vremena, otpornost keramičkog premaza od čistog aluminijevog oksida također se povećava, što ukazuje na to da je u ovom trenutku, iako postoji usporavajući učinak keramičkog premaza, elektrolit prodro u vezno sučelje premaz / matrica i proizveo oksidni film putem kemijske reakcije.
U usporedbi s prevlakom od glinice koja sadrži 0,2% mwnt-cooh-sdbs, premazom od glinice koja sadrži 0,2% grafena i premazom od glinice koja sadrži 0,2% mwnt-cooh-sdbs i 0,2% grafena, otpor premaza se značajno smanjio s povećanjem vremena, smanjena za 22,94%, 25,60% i 9,61% respektivno, što ukazuje da elektrolit nije prodro u spoj između premaza i supstrata u ovom trenutku. To je zato što struktura ugljičnih nanocijevi i grafena blokira prodiranje elektrolita prema dolje, čime se štiti matrica.Dodatno je potvrđen sinergijski učinak njih dvoje.Premaz koji sadrži dva nano materijala ima bolju otpornost na koroziju.

Kroz Tafelovu krivulju i krivulju promjene vrijednosti električne impedancije, utvrđeno je da aluminij-keramički premaz s grafenom, ugljičnim nanocjevčicama i njihovom mješavinom može poboljšati otpornost metalne matrice na koroziju, a sinergijski učinak to dvoje može dodatno poboljšati koroziju. otpornost ljepljivog keramičkog premaza.Kako bi se dalje istražio učinak nano aditiva na otpornost premaza na koroziju, promatrana je mikropovršinska morfologija premaza nakon korozije.

podnijeti

Slika 5 (A1, A2, B1, B2) prikazuje morfologiju površine izložene 304 nehrđajućeg čelika i obložene čiste aluminijske keramike pri različitim povećanjima nakon korozije.Slika 5 (A2) pokazuje da površina nakon korozije postaje hrapava.Za golu podlogu, nakon uranjanja u elektrolit na površini se pojavljuje nekoliko velikih korozijskih jamica, što ukazuje da je otpornost na koroziju golog metala matrice loša i da je elektrolit lako prodrijeti u matricu.Za keramički premaz od čistog aluminijevog oksida, kao što je prikazano na slici 5 (B2), iako se nakon korozije stvaraju porozni korozijski kanali, relativno gusta struktura i izvrsna otpornost na koroziju keramičkog premaza od čistog aluminijevog oksida učinkovito blokiraju invaziju elektrolita, što objašnjava razlog učinkovito poboljšanje impedancije aluminijske keramičke prevlake.

podnijeti

Morfologija površine mwnt-cooh-sdbs, premazi koji sadrže 0,2% grafena i premazi koji sadrže 0,2% mwnt-cooh-sdbs i 0,2% grafena.Vidi se da su dvije prevlake koje sadrže grafen na slici 6 (B2 i C2) imaju ravnu strukturu, veza između čestica u premazu je čvrsto, a čestice agregata su čvrsto omotane ljepilom.Iako je površina erodirana elektrolitom, nastaje manje kanala pora.Nakon korozije, površina premaza je gusta i ima nekoliko defektnih struktura.Za sliku 6 (A1, A2), zbog karakteristika mwnt-cooh-sdbs, premaz prije korozije je jednoliko raspoređena porozna struktura.Nakon korozije, pore izvornog dijela postaju uske i dugačke, a kanal postaje dublji.U usporedbi sa slikom 6 (B2, C2), struktura ima više nedostataka, što je u skladu s distribucijom veličine vrijednosti impedancije premaza dobivenom ispitivanjem elektrokemijske korozije.Pokazuje da keramički premaz od aluminijevog oksida koji sadrži grafen, posebno mješavina grafena i ugljične nanocijevi, ima najbolju otpornost na koroziju.To je zato što struktura ugljikovih nanocijevi i grafena može učinkovito blokirati difuziju pukotina i zaštititi matricu.

5. Rasprava i sažetak
Ispitivanjem otpornosti na koroziju ugljičnih nanocijevi i grafenskih aditiva na aluminijsko-keramičkom premazu i analizom površinske mikrostrukture prevlake dolazi se do sljedećih zaključaka:

(1) Kada je vrijeme korozije bilo 19 h, dodavanjem 0,2% hibridne ugljične nanocijevi + 0,2% grafenskog miješanog materijala aluminijsku keramičku prevlaku, gustoća struje korozije se povećala sa 2,890 × 10-6 A / cm2 na 1,536 × 10-6 A / cm2, električna impedancija je povećana sa 11388 Ω na 28079 Ω, a učinkovitost otpornosti na koroziju je najveća, 46,85%.U usporedbi s čistim aluminijskim keramičkim premazom, kompozitni premaz s grafenom i ugljičnim nanocijevima ima bolju otpornost na koroziju.

(2) S povećanjem vremena uranjanja elektrolita, elektrolit prodire u spojnu površinu premaza/podloge stvarajući film metalnog oksida, koji ometa prodiranje elektrolita u podlogu.Električna impedancija se prvo smanjuje, a zatim povećava, a otpornost na koroziju čistog aluminij-keramičkog premaza je loša.Struktura i sinergija ugljikovih nanocijevi i grafena blokirali su prodiranje elektrolita prema dolje.Nakon namakanja tijekom 19,5 h, električna impedancija premaza koji sadrži nano materijale smanjila se za 22,94%, 25,60% i 9,61% respektivno, a otpornost premaza na koroziju bila je dobra.

6. Mehanizam utjecaja otpornosti premaza na koroziju
Kroz Tafelovu krivulju i krivulju promjene vrijednosti električne impedancije, utvrđeno je da aluminij-keramički premaz s grafenom, ugljičnim nanocjevčicama i njihovom mješavinom može poboljšati otpornost metalne matrice na koroziju, a sinergijski učinak to dvoje može dodatno poboljšati koroziju. otpornost ljepljivog keramičkog premaza.Kako bi se dalje istražio učinak nano aditiva na otpornost premaza na koroziju, promatrana je mikropovršinska morfologija premaza nakon korozije.

Slika 5 (A1, A2, B1, B2) prikazuje morfologiju površine izložene 304 nehrđajućeg čelika i obložene čiste aluminijske keramike pri različitim povećanjima nakon korozije.Slika 5 (A2) pokazuje da površina nakon korozije postaje hrapava.Za golu podlogu, nakon uranjanja u elektrolit na površini se pojavljuje nekoliko velikih korozijskih jamica, što ukazuje da je otpornost na koroziju golog metala matrice loša i da je elektrolit lako prodrijeti u matricu.Za keramički premaz od čistog aluminijevog oksida, kao što je prikazano na slici 5 (B2), iako se nakon korozije stvaraju porozni korozijski kanali, relativno gusta struktura i izvrsna otpornost na koroziju keramičkog premaza od čistog aluminijevog oksida učinkovito blokiraju invaziju elektrolita, što objašnjava razlog učinkovito poboljšanje impedancije aluminijske keramičke prevlake.

Morfologija površine mwnt-cooh-sdbs, premazi koji sadrže 0,2% grafena i premazi koji sadrže 0,2% mwnt-cooh-sdbs i 0,2% grafena.Vidi se da su dvije prevlake koje sadrže grafen na slici 6 (B2 i C2) imaju ravnu strukturu, veza između čestica u premazu je čvrsto, a čestice agregata su čvrsto omotane ljepilom.Iako je površina erodirana elektrolitom, nastaje manje kanala pora.Nakon korozije, površina premaza je gusta i ima nekoliko defektnih struktura.Za sliku 6 (A1, A2), zbog karakteristika mwnt-cooh-sdbs, premaz prije korozije je jednoliko raspoređena porozna struktura.Nakon korozije, pore izvornog dijela postaju uske i dugačke, a kanal postaje dublji.U usporedbi sa slikom 6 (B2, C2), struktura ima više nedostataka, što je u skladu s distribucijom veličine vrijednosti impedancije premaza dobivenom ispitivanjem elektrokemijske korozije.Pokazuje da keramički premaz od aluminijevog oksida koji sadrži grafen, posebno mješavina grafena i ugljične nanocijevi, ima najbolju otpornost na koroziju.To je zato što struktura ugljikovih nanocijevi i grafena može učinkovito blokirati difuziju pukotina i zaštititi matricu.

7. Rasprava i sažetak
Ispitivanjem otpornosti na koroziju ugljičnih nanocijevi i grafenskih aditiva na aluminijsko-keramičkom premazu i analizom površinske mikrostrukture prevlake dolazi se do sljedećih zaključaka:

(1) Kada je vrijeme korozije bilo 19 h, dodavanjem 0,2% hibridne ugljične nanocijevi + 0,2% grafenskog miješanog materijala aluminijsku keramičku prevlaku, gustoća struje korozije se povećala sa 2,890 × 10-6 A / cm2 na 1,536 × 10-6 A / cm2, električna impedancija je povećana sa 11388 Ω na 28079 Ω, a učinkovitost otpornosti na koroziju je najveća, 46,85%.U usporedbi s čistim aluminijskim keramičkim premazom, kompozitni premaz s grafenom i ugljičnim nanocijevima ima bolju otpornost na koroziju.

(2) S povećanjem vremena uranjanja elektrolita, elektrolit prodire u spojnu površinu premaza/podloge stvarajući film metalnog oksida, koji ometa prodiranje elektrolita u podlogu.Električna impedancija se prvo smanjuje, a zatim povećava, a otpornost na koroziju čistog aluminij-keramičkog premaza je loša.Struktura i sinergija ugljikovih nanocijevi i grafena blokirali su prodiranje elektrolita prema dolje.Nakon namakanja tijekom 19,5 h, električna impedancija premaza koji sadrži nano materijale smanjila se za 22,94%, 25,60% i 9,61% respektivno, a otpornost premaza na koroziju bila je dobra.

(3) Zbog karakteristika ugljičnih nanocijevi, premaz dodan samim ugljičnim nanocijevi ima jednoliko raspoređenu poroznu strukturu prije korozije.Nakon korozije, pore izvornog dijela postaju uske i dugačke, a kanali dublje.Premaz koji sadrži grafen ima ravnu strukturu prije korozije, kombinacija čestica u premazu je bliska, a čestice agregata su čvrsto omotane ljepilom.Iako je površina nakon korozije erodirana elektrolitom, postoji nekoliko kanala pora i struktura je još uvijek gusta.Struktura ugljikovih nanocijevi i grafena može učinkovito blokirati širenje pukotina i zaštititi matricu.


Vrijeme objave: 09.03.2022