transparent

Studija otpornosti na koroziju keramičkog premaza aluminijevog oksida ojačanog grafenom/ugljikovim nanocijevima

1. Priprema premaza
Kako bi se olakšao kasniji elektrokemijski test, odabrano je 30 mm × 4 mm 304 nehrđajući čelik kao baza.Polirajte i uklonite zaostali oksidni sloj i mrlje hrđe na površini podloge brusnim papirom, stavite ih u čašu s acetonom, 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, te ih osušite puhalom.Zatim su pripremljeni aluminij (Al2O3), grafen i hibridna ugljikova 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 kuglični mlin (qm-3sp2 Nanjing NANDA tvornice instrumenata) za kuglično mljevenje i miješanje.Brzina rotacije kuglastog mlina postavljena je na 220 R/min, a kuglični mlin je okrenut na

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

2. Ispitivanje korozije
U ovoj studiji, test elektrokemijske korozije usvaja elektrokemijsku radnu stanicu Shanghai Chenhua chi660e, a test usvaja sustav ispitivanja s tri elektrode.Platinasta elektroda je pomoćna elektroda, elektroda sa srebrnim i srebrnim kloridom je referentna elektroda, a obloženi uzorak je radna elektroda, s efektivnom površinom izloženosti 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 namočite uzorak u elektrolit, a to je 3,5% otopina NaCl.

3. Tafelova analiza elektrokemijske korozije prevlaka
Slika 3 prikazuje Tafelovu krivulju neobložene podloge i keramičke prevlake obložene različitim nano dodacima nakon elektrokemijske korozije u trajanju od 19 sati.Podaci o ispitivanju napona korozije, gustoće struje korozije i električne impedancije dobiveni elektrokemijskim ispitivanjem korozije prikazani su u tablici 1.

podnijeti
Kada je gustoća struje korozije manja, a učinkovitost otpornosti na koroziju veća, učinak premaza na otpornost na koroziju je bolji.Na slici 3 i tablici 1 može se vidjeti da kada je vrijeme korozije 19 sati, maksimalni napon korozije gole metalne matrice je -0,680 V, a gustoća struje korozije matrice je također najveća, dosežući 2,890 × 10-6 A /cm2 。 Kada je obložen keramičkim premazom od čistog aluminijevog oksida, gustoća struje korozije smanjila se na 78%, a PE je bio 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, otpor se povećao, a otpornost premaza na koroziju dodatno je poboljšana, s PE od 38,48% odnosno 40,10%.Kada je površina obložena s 0,2% mwnt-cooh-sdbs i 0,2% grafenskom mješavinom aluminijevog oksida, struja korozije dodatno se smanjuje s 2,890 × 10-6 A/cm2 na 1,536 × 10-6 A/cm2, maksimalni otpor vrijednost, povećana s 11388 Ω na 28079 Ω, a PE premaza može doseći 46,85%.To pokazuje da pripremljeni ciljani proizvod ima dobru otpornost na koroziju, a sinergijski učinak ugljikovih nanocijevi i grafena može učinkovito poboljšati otpornost na koroziju keramičke prevlake.

4. Učinak vremena namakanja na impedanciju premaza
Kako bi se dodatno istražila otpornost prevlake na koroziju, uzimajući u obzir utjecaj vremena potapanja uzorka u elektrolit na ispitivanje, dobivene su krivulje promjene otpornosti četiri prevlake pri različitim vremenima uranjanja, kao što je prikazano na slici 4.

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

U drugoj fazi, kada se produkti korozije povećaju do određene količine, difuzija se blokira i razmak 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 da proizvedu tanki film metalnog oksida, koji sprječava prodiranje elektrolita u matricu i povećava vrijednost otpora.Kada je gola metalna matrica elektrokemijski korodirana, većina zelenih flokulentnih taloga se proizvodi na dnu elektrolita.Elektrolitička otopina nije promijenila boju prilikom elektrolize obloženog uzorka, što može dokazati postojanje gore navedene kemijske reakcije.

Zbog kratkog vremena namakanja i velikih vanjskih faktora utjecaja, kako bi se dodatno dobio točan odnos promjena 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 ustanoviti da kada je natopljena 19 h, u usporedbi s golom podlogom, gustoća struje korozije čistog aluminijevog oksida i aluminijevog kompozitnog premaza koji sadrži nano aditive manja, a vrijednost otpora veća.Vrijednost otpornosti keramičke prevlake koja sadrži ugljikove nanocijevi i prevlake koja sadrži grafen je gotovo ista, dok je struktura prevlake s ugljikovim nanocjevčicama i grafenskim kompozitnim materijalima značajno poboljšana. To je zato što je sinergistički učinak jednodimenzionalnih ugljikovih nanocijevi i dvodimenzionalnog grafena poboljšava otpornost materijala na koroziju.

Povećanjem vremena potapanja (19,5 h) povećava se otpornost gole podloge, što ukazuje da je ona u drugom stadiju korozije i da se na površini podloge stvara film metalnog oksida.Slično, s povećanjem vremena, otpornost keramičke prevlake od čistog aluminijevog oksida također se povećava, što ukazuje da je u ovom trenutku, iako postoji učinak usporavanja keramičke prevlake, elektrolit prodro u veznu površinu prevlake/matrice i proizveo oksidni film kroz kemijsku reakciju.
U usporedbi s premazom od glinice koji sadrži 0,2% mwnt-cooh-sdbs, premazom od glinice koji sadrži 0,2% grafena i premazom od glinice koji sadrži 0,2% mwnt-cooh-sdbs i 0,2% grafena, otpornost premaza značajno se smanjila s povećanjem vremena, smanjena za 22,94%, 25,60% odnosno 9,61%, što ukazuje da elektrolit u tom trenutku nije prodro u spoj između premaza i podloge. To je zato što struktura ugljikovih nanocijevi i grafena blokira prodiranje elektrolita prema dolje, štiteći tako matrica.Sinergijski učinak njih dvoje dodatno je potvrđen.Premaz koji sadrži dva nano materijala ima bolju otpornost na koroziju.

Pomoću Tafelove krivulje i krivulje promjene vrijednosti električne impedancije utvrđeno je da keramički premaz aluminijevog oksida s grafenom, ugljikovim nanocjevčicama i njihovom mješavinom može poboljšati otpornost metalne matrice na koroziju, a sinergijski učinak njih dvoje može dodatno poboljšati koroziju. otpornost ljepljive keramičke prevlake.Kako bi se dalje istražio učinak nano dodataka na korozijsku otpornost premaza, promatrana je morfologija mikro površine premaza nakon korozije.

podnijeti

Slika 5 (A1, A2, B1, B2) prikazuje morfologiju površine izloženog nehrđajućeg čelika 304 i obložene keramike od čistog aluminijevog oksida pri različitom povećanju nakon korozije.Slika 5 (A2) pokazuje da površina nakon korozije postaje hrapava.Za golu podlogu, nekoliko velikih korozijskih jama pojavljuje se na površini nakon uranjanja u elektrolit, što ukazuje da je otpornost na koroziju gole metalne matrice slaba i da elektrolit lako prodire u matricu.Za keramičku prevlaku 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 keramičke prevlake od čistog aluminijevog oksida učinkovito blokiraju prodor elektrolita, što objašnjava razlog za učinkovito poboljšanje impedancije aluminijeve keramičke prevlake.

podnijeti

Morfologija površine mwnt-cooh-sdbs, prevlake koje sadrže 0,2% grafena i prevlake koje sadrže 0,2% mwnt-cooh-sdbs i 0,2% grafena.Može se vidjeti da dvije prevlake koje sadrže grafen na slici 6 (B2 i C2) imaju ravnu strukturu, veza između čestica u prevlaci je čvrsta, a čestice agregata su čvrsto omotane ljepilom.Iako je površina erodirana elektrolitom, stvara se manje kanala pora.Nakon korozije, površina premaza je gusta i postoji 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 duge, a kanal postaje dublji.U usporedbi sa slikom 6 (B2, C2), struktura ima više nedostataka, što je u skladu s raspodjelom veličine vrijednosti impedancije premaza dobivene elektrokemijskim ispitivanjem korozije.To pokazuje da keramički premaz od glinice koji sadrži grafen, posebno mješavina grafena i ugljikovih nanocijevi, ima najbolju otpornost na koroziju.To je zato što struktura ugljikovih nanocijevi i grafena može učinkovito blokirati širenje pukotina i zaštititi matricu.

5. Rasprava i sažetak
Ispitivanjem otpornosti na koroziju ugljikovih nanocijevi i aditiva grafena na keramičkoj prevlaci od glinice i analizom površinske mikrostrukture prevlake, izvlače se sljedeći zaključci:

(1) Kada je vrijeme korozije bilo 19 h, dodavanjem 0,2% hibridne ugljikove nanocijevi + 0,2% grafena miješanog materijala aluminijevog keramičkog premaza, gustoća struje korozije povećala se s 2,890 × 10-6 A / cm2 do 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 keramičkim premazom od čistog aluminijevog oksida, kompozitni premaz s grafenom i ugljikovim nanocijevima ima bolju otpornost na koroziju.

(2) S povećanjem vremena uranjanja elektrolita, elektrolit prodire u površinu spoja premaza/podloge i proizvodi film metalnog oksida, koji sprječava prodiranje elektrolita u podlogu.Električna impedancija prvo opada, a zatim raste, a otpornost na koroziju čistog aluminijevog keramičkog premaza je loša.Struktura i sinergija ugljikovih nanocijevi i grafena blokirali su prodor elektrolita prema dolje.Nakon namakanja 19,5 h, električna impedancija premaza koji sadrži nano materijale smanjila se za 22,94%, 25,60% odnosno 9,61%, a otpornost premaza na koroziju bila je dobra.

6. Mehanizam utjecaja na otpornost premaza na koroziju
Pomoću Tafelove krivulje i krivulje promjene vrijednosti električne impedancije utvrđeno je da keramički premaz aluminijevog oksida s grafenom, ugljikovim nanocjevčicama i njihovom mješavinom može poboljšati otpornost metalne matrice na koroziju, a sinergijski učinak njih dvoje može dodatno poboljšati koroziju. otpornost ljepljive keramičke prevlake.Kako bi se dalje istražio učinak nano dodataka na korozijsku otpornost premaza, promatrana je morfologija mikro površine premaza nakon korozije.

Slika 5 (A1, A2, B1, B2) prikazuje morfologiju površine izloženog nehrđajućeg čelika 304 i obložene keramike od čistog aluminijevog oksida pri različitom povećanju nakon korozije.Slika 5 (A2) pokazuje da površina nakon korozije postaje hrapava.Za golu podlogu, nekoliko velikih korozijskih jama pojavljuje se na površini nakon uranjanja u elektrolit, što ukazuje da je otpornost na koroziju gole metalne matrice slaba i da elektrolit lako prodire u matricu.Za keramičku prevlaku 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 keramičke prevlake od čistog aluminijevog oksida učinkovito blokiraju prodor elektrolita, što objašnjava razlog za učinkovito poboljšanje impedancije aluminijeve keramičke prevlake.

Morfologija površine mwnt-cooh-sdbs, prevlake koje sadrže 0,2% grafena i prevlake koje sadrže 0,2% mwnt-cooh-sdbs i 0,2% grafena.Može se vidjeti da dvije prevlake koje sadrže grafen na slici 6 (B2 i C2) imaju ravnu strukturu, veza između čestica u prevlaci je čvrsta, a čestice agregata su čvrsto omotane ljepilom.Iako je površina erodirana elektrolitom, stvara se manje kanala pora.Nakon korozije, površina premaza je gusta i postoji 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 duge, a kanal postaje dublji.U usporedbi sa slikom 6 (B2, C2), struktura ima više nedostataka, što je u skladu s raspodjelom veličine vrijednosti impedancije premaza dobivene elektrokemijskim ispitivanjem korozije.To pokazuje da keramički premaz od glinice koji sadrži grafen, posebno mješavina grafena i ugljikovih nanocijevi, ima najbolju otpornost na koroziju.To je zato što struktura ugljikovih nanocijevi i grafena može učinkovito blokirati širenje pukotina i zaštititi matricu.

7. Rasprava i sažetak
Ispitivanjem otpornosti na koroziju ugljikovih nanocijevi i aditiva grafena na keramičkoj prevlaci od glinice i analizom površinske mikrostrukture prevlake, izvlače se sljedeći zaključci:

(1) Kada je vrijeme korozije bilo 19 h, dodavanjem 0,2% hibridne ugljikove nanocijevi + 0,2% grafena miješanog materijala aluminijevog keramičkog premaza, gustoća struje korozije povećala se s 2,890 × 10-6 A / cm2 do 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 keramičkim premazom od čistog aluminijevog oksida, kompozitni premaz s grafenom i ugljikovim nanocijevima ima bolju otpornost na koroziju.

(2) S povećanjem vremena uranjanja elektrolita, elektrolit prodire u površinu spoja premaza/podloge i proizvodi film metalnog oksida, koji sprječava prodiranje elektrolita u podlogu.Električna impedancija prvo opada, a zatim raste, a otpornost na koroziju čistog aluminijevog keramičkog premaza je loša.Struktura i sinergija ugljikovih nanocijevi i grafena blokirali su prodor elektrolita prema dolje.Nakon namakanja 19,5 h, električna impedancija premaza koji sadrži nano materijale smanjila se za 22,94%, 25,60% odnosno 9,61%, a otpornost premaza na koroziju bila je dobra.

(3) Zbog karakteristika ugljikovih nanocijevi, premaz koji se dodaje samim ugljikovim nanocijevima ima ravnomjerno raspoređenu poroznu strukturu prije korozije.Nakon korozije, pore izvornog dijela postaju uske i duge, a kanali dublji.Prevlaka koja sadrži grafen ima ravnu strukturu prije korozije, kombinacija između čestica u prevlaci je bliska, a čestice agregata su čvrsto omotane ljepilom.Iako je površina erodirana elektrolitom nakon korozije, 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: 9. ožujka 2022