banner

Štúdia odolnosti proti korózii grafénom / uhlíkovými nanorúrkami vystuženého keramického povlaku z oxidu hlinitého

1. Príprava povlaku
Aby sa uľahčil neskorší elektrochemický test, ako základ sa vyberie nehrdzavejúca oceľ 304 s rozmermi 30 mm × 4 mm.Vyleštite a odstráňte zvyškovú oxidovú vrstvu a hrdzavé škvrny na povrchu substrátu brúsnym papierom, vložte ich do kadičky s acetónom, škvrny na povrchu substrátu ošetrite ultrazvukovým čističom bg-06c firmy Bangjie electronics po dobu 20 minút, odstráňte úlomky opotrebenia na povrchu kovového substrátu alkoholom a destilovanou vodou a vysušte ich pomocou dúchadla.Potom sa oxid hlinitý (Al2O3), grafén a hybridné uhlíkové nanorúrky (mwnt-coohsdbs) pripravili v pomere (100: 0: 0, 99,8: 0,2: 0, 99,8: 0: 0,2, 99,6: 0,2: 0,2) a vložili sa do guľový mlyn (qm-3sp2 z továrne na nástroje NANDA Nanjing) na guľové mletie a miešanie.Rýchlosť otáčania guľového mlyna bola nastavená na 220 R/min a guľový mlyn bol zapnutý

Po guľovom frézovaní nastavte rýchlosť otáčania nádrže na guľové frézovanie na 1/2 striedavo po dokončení guľového frézovania a nastavte rýchlosť otáčania nádrže na guľové frézovanie na 1/2 striedavo po dokončení guľového frézovania.Guľovo mleté ​​keramické kamenivo a spojivo sa rovnomerne zmiešajú podľa hmotnostného zlomku 1,0 ∶ 0,8.Nakoniec sa adhézny keramický povlak získal procesom vytvrdzovania.

2. Korózna skúška
V tejto štúdii elektrochemický korózny test využíva elektrochemickú pracovnú stanicu Shanghai Chenhua chi660e a test využíva trojelektródový testovací systém.Platinová elektróda je pomocná elektróda, strieborná chloridová elektróda je referenčná elektróda a potiahnutá vzorka je pracovná elektróda s účinnou plochou expozície 1 cm2.Pripojte referenčnú elektródu, pracovnú elektródu a pomocnú elektródu v elektrolytickom článku k prístroju, ako je znázornené na obrázkoch 1 a 2. Pred testom namočte vzorku do elektrolytu, ktorým je 3,5 % roztok NaCl.

3. Tafelova analýza elektrochemickej korózie povlakov
Obr. 3 ukazuje Tafelovu krivku nepotiahnutého substrátu a keramického povlaku potiahnutého rôznymi nano prísadami po elektrochemickej korózii počas 19 hodín.Údaje o koróznom napätí, hustote korózneho prúdu a teste elektrickej impedancie získané z elektrochemického korózneho testu sú uvedené v tabuľke 1.

Predložiť
Keď je hustota korózneho prúdu menšia a účinnosť odolnosti proti korózii je vyššia, účinok povlaku na odolnosť proti korózii je lepší.Z obrázku 3 a tabuľky 1 je zrejmé, že keď je čas korózie 19 hodín, maximálne korózne napätie matrice z holých kovov je -0,680 V a hustota korózneho prúdu matrice je tiež najväčšia a dosahuje 2,890 × 10-6 A /cm2 。 Pri potiahnutí keramickým povlakom z čistého oxidu hlinitého sa hustota korózneho prúdu znížila na 78 % a PE bola 22,01 %.Ukazuje, že keramický povlak hrá lepšiu ochrannú úlohu a môže zlepšiť odolnosť povlaku proti korózii v neutrálnom elektrolyte.

Keď sa do povlaku pridalo 0,2 % mwnt-cooh-sdbs alebo 0,2 % grafénu, hustota korózneho prúdu sa znížila, odpor sa zvýšil a odolnosť povlaku proti korózii sa ďalej zlepšila, s PE 38,48 % a 40,10 %.Keď je povrch potiahnutý 0,2 % mwnt-cooh-sdbs a 0,2 % grafénovým zmiešaným oxidom hlinitým, korózny prúd sa ďalej zníži z 2,890 × 10-6 A / cm2 až na 1,536 × 10-6 A / cm2, čo je maximálny odpor hodnota sa zvýšila z 11388 Ω na 28079 Ω a PE povlaku môže dosiahnuť 46,85 %.Ukazuje, že pripravený cieľový produkt má dobrú odolnosť proti korózii a synergický účinok uhlíkových nanorúriek a grafénu môže účinne zlepšiť odolnosť keramického povlaku proti korózii.

4. Vplyv doby namáčania na impedanciu povlaku
Aby sa ďalej preskúmala odolnosť povlaku voči korózii, berúc do úvahy vplyv doby ponorenia vzorky do elektrolytu na test, získali sa krivky zmeny odporu štyroch povlakov pri rôznych časoch ponorenia, ako je znázornené na obrázku 4.

Predložiť
V počiatočnom štádiu ponorenia (10 h) sa elektrolyt v dôsledku dobrej hustoty a štruktúry povlaku ťažko ponorí do povlaku.V tomto čase vykazuje keramický povlak vysokú odolnosť.Po určitom čase nasiakania sa odpor výrazne znižuje, pretože elektrolyt s postupom času postupne vytvára korózny kanál cez póry a trhliny v povlaku a preniká do matrice, čo má za následok výrazné zníženie odolnosti povlak.

V druhom štádiu, keď sa produkty korózie zvýšia na určité množstvo, sa difúzia zablokuje a medzera sa postupne upchá.Súčasne, keď elektrolyt prenikne do spojovacieho rozhrania spojovacej spodnej vrstvy / matrice, molekuly vody budú reagovať s prvkom Fe v matrici na spojení povlak / matrica za vzniku tenkého filmu oxidu kovu, ktorý bráni prieniku elektrolytu do matrice a zvyšuje hodnotu odporu.Keď je kovová matrica elektrochemicky korodovaná, väčšina zelených vločkovitých zrazenín sa vytvára na dne elektrolytu.Elektrolytický roztok nezmenil farbu pri elektrolýze potiahnutej vzorky, čo môže dokázať existenciu vyššie uvedenej chemickej reakcie.

Kvôli krátkemu času namáčania a veľkým vonkajším ovplyvňujúcim faktorom sa na ďalšie získanie presného vzťahu zmien elektrochemických parametrov analyzujú Tafelove krivky 19 ha 19,5 h.Hustota korózneho prúdu a odolnosť získané softvérom na analýzu zsimpwin sú uvedené v tabuľke 2. Je možné zistiť, že pri namáčaní na 19 hodín v porovnaní s holým substrátom je hustota korózneho prúdu čistého oxidu hlinitého a kompozitného povlaku oxidu hlinitého obsahujúceho nanoaditívne materiály. menšia a hodnota odporu je väčšia.Hodnota odporu keramického povlaku obsahujúceho uhlíkové nanorúrky a povlaku obsahujúceho grafén je takmer rovnaká, zatiaľ čo štruktúra povlaku s uhlíkovými nanorúrkami a grafénovými kompozitnými materiálmi je výrazne posilnená, je to preto, že synergický efekt jednorozmerných uhlíkových nanorúriek a dvojrozmerného grafénu zlepšuje odolnosť materiálu proti korózii.

S predlžujúcim sa časom ponorenia (19,5 h) sa zvyšuje odolnosť holého substrátu, čo naznačuje, že je v druhom štádiu korózie a na povrchu substrátu sa vytvára film oxidu kovu.Podobne so zvyšujúcim sa časom sa zvyšuje aj odolnosť keramického povlaku z čistého oxidu hlinitého, čo naznačuje, že v tomto čase, aj keď existuje spomaľovací účinok keramického povlaku, elektrolyt prenikol cez väzobné rozhranie povlaku / matrice a vytvoril oxidový film. prostredníctvom chemickej reakcie.
V porovnaní s povlakom z oxidu hlinitého s obsahom 0,2 % mwnt-cooh-sdbs, povlakom z oxidu hlinitého s obsahom 0,2 % grafénu a povlakom z oxidu hlinitého s obsahom 0,2 % mwnt-cooh-sdbs a 0,2 % grafénu sa odolnosť povlaku s predlžujúcim sa časom výrazne znížila. o 22,94 %, 25,60 % a 9,61 %, čo naznačuje, že elektrolyt v tomto čase neprenikol do spoja medzi povlakom a substrátom. Je to preto, že štruktúra uhlíkových nanorúriek a grafénu blokuje prenikanie elektrolytu smerom nadol, čím chráni matice.Synergický efekt týchto dvoch je ďalej overený.Povlak obsahujúci dva nano materiály má lepšiu odolnosť proti korózii.

Prostredníctvom Tafelovej krivky a krivky zmeny hodnoty elektrickej impedancie sa zistilo, že keramický povlak z oxidu hlinitého s grafénom, uhlíkovými nanorúrkami a ich zmesou môže zlepšiť odolnosť kovovej matrice proti korózii a synergický efekt týchto dvoch môže ďalej zlepšiť koróziu. odolnosť priľnavého keramického povlaku.Aby sa ďalej preskúmal vplyv nanoaditív na koróznu odolnosť povlaku, pozorovala sa mikropovrchová morfológia povlaku po korózii.

Predložiť

Obrázok 5 (A1, A2, B1, B2) ukazuje povrchovú morfológiu exponovanej nehrdzavejúcej ocele 304 a potiahnutej keramiky z čistého oxidu hlinitého pri rôznom zväčšení po korózii.Obrázok 5 (A2) ukazuje, že povrch po korózii zdrsne.V prípade holého substrátu sa po ponorení do elektrolytu na povrchu objaví niekoľko veľkých koróznych jamiek, čo naznačuje, že odolnosť holého kovového matrice proti korózii je nízka a elektrolyt ľahko preniká do matrice.V prípade keramického povlaku z čistého oxidu hlinitého, ako je znázornené na obrázku 5 (B2), hoci sa po korózii vytvárajú porézne korózne kanály, relatívne hustá štruktúra a vynikajúca odolnosť keramického povlaku z čistého oxidu hlinitého účinne blokuje inváziu elektrolytu, čo vysvetľuje dôvod vzniku efektívne zlepšenie impedancie keramického povlaku z oxidu hlinitého.

Predložiť

Morfológia povrchu mwnt-cooh-sdbs, nátery obsahujúce 0,2 % grafénu a nátery obsahujúce 0,2 % mwnt-cooh-sdbs a 0,2 % grafénu.Je možné vidieť, že dva povlaky obsahujúce grafén na obrázku 6 (B2 a C2) majú plochú štruktúru, väzba medzi časticami v povlaku je tesná a častice agregátu sú pevne obalené lepidlom.Aj keď je povrch erodovaný elektrolytom, vytvára sa menej pórových kanálikov.Po korózii je povrch povlaku hustý a má málo defektných štruktúr.Pre obrázok 6 (A1, A2), v dôsledku charakteristík mwnt-cooh-sdbs, povlak pred koróziou je rovnomerne rozložená porézna štruktúra.Po korózii sa póry pôvodnej časti zúžia a predĺžia a kanál sa prehĺbi.V porovnaní s obrázkom 6 (B2, C2) má štruktúra viac defektov, čo je v súlade s distribúciou veľkosti hodnoty impedancie povlaku získanej z elektrochemického korózneho testu.Ukazuje, že keramický povlak z oxidu hlinitého obsahujúci grafén, najmä zmes grafénu a uhlíkových nanorúrok, má najlepšiu odolnosť proti korózii.Je to preto, že štruktúra uhlíkových nanorúrok a grafénu môže účinne blokovať difúziu trhlín a chrániť matricu.

5. Diskusia a zhrnutie
Prostredníctvom testu odolnosti uhlíkových nanorúriek a grafénových prísad na keramickom povlaku z oxidu hlinitého a analýzou povrchovej mikroštruktúry povlaku sa vyvodili tieto závery:

(1) Keď bola doba korózie 19 hodín, pridaním 0,2 % hybridnej uhlíkovej nanorúrky + 0,2 % grafénového zmiešaného materiálu aluminy keramického povlaku sa hustota korózneho prúdu zvýšila z 2,890 × 10-6 A / cm2 na 1,536 × 10-6 A / cm2, elektrická impedancia sa zvýšila z 11388 Ω na 28079 Ω a účinnosť odolnosti proti korózii je najväčšia, 46,85%.V porovnaní s čistým keramickým povlakom z oxidu hlinitého má kompozitný povlak s grafénovými a uhlíkovými nanorúrkami lepšiu odolnosť proti korózii.

(2) So zvyšujúcim sa časom ponorenia elektrolytu preniká elektrolyt do povrchu spoja povlaku / substrátu, aby vytvoril film oxidu kovu, ktorý bráni prenikaniu elektrolytu do substrátu.Elektrická impedancia najprv klesá a potom sa zvyšuje a odolnosť keramického povlaku z čistého oxidu hlinitého je slabá.Štruktúra a synergia uhlíkových nanorúrok a grafénu blokovala prenikanie elektrolytu smerom nadol.Po namočení počas 19,5 hodiny sa elektrická impedancia povlaku obsahujúceho nano materiály znížila o 22,94 %, 25,60 % a 9,61 % a odolnosť povlaku voči korózii bola dobrá.

6. Mechanizmus vplyvu koróznej odolnosti povlaku
Prostredníctvom Tafelovej krivky a krivky zmeny hodnoty elektrickej impedancie sa zistilo, že keramický povlak z oxidu hlinitého s grafénom, uhlíkovými nanorúrkami a ich zmesou môže zlepšiť odolnosť kovovej matrice proti korózii a synergický efekt týchto dvoch môže ďalej zlepšiť koróziu. odolnosť priľnavého keramického povlaku.Aby sa ďalej preskúmal vplyv nanoaditív na koróznu odolnosť povlaku, pozorovala sa mikropovrchová morfológia povlaku po korózii.

Obrázok 5 (A1, A2, B1, B2) ukazuje povrchovú morfológiu exponovanej nehrdzavejúcej ocele 304 a potiahnutej keramiky z čistého oxidu hlinitého pri rôznom zväčšení po korózii.Obrázok 5 (A2) ukazuje, že povrch po korózii zdrsne.V prípade holého substrátu sa po ponorení do elektrolytu na povrchu objaví niekoľko veľkých koróznych jamiek, čo naznačuje, že odolnosť holého kovového matrice proti korózii je nízka a elektrolyt ľahko preniká do matrice.V prípade keramického povlaku z čistého oxidu hlinitého, ako je znázornené na obrázku 5 (B2), hoci sa po korózii vytvárajú porézne korózne kanály, relatívne hustá štruktúra a vynikajúca odolnosť keramického povlaku z čistého oxidu hlinitého účinne blokuje inváziu elektrolytu, čo vysvetľuje dôvod vzniku efektívne zlepšenie impedancie keramického povlaku z oxidu hlinitého.

Morfológia povrchu mwnt-cooh-sdbs, nátery obsahujúce 0,2 % grafénu a nátery obsahujúce 0,2 % mwnt-cooh-sdbs a 0,2 % grafénu.Je možné vidieť, že dva povlaky obsahujúce grafén na obrázku 6 (B2 a C2) majú plochú štruktúru, väzba medzi časticami v povlaku je tesná a častice agregátu sú pevne obalené lepidlom.Aj keď je povrch erodovaný elektrolytom, vytvára sa menej pórových kanálikov.Po korózii je povrch povlaku hustý a má málo defektných štruktúr.Pre obrázok 6 (A1, A2), v dôsledku charakteristík mwnt-cooh-sdbs, povlak pred koróziou je rovnomerne rozložená porézna štruktúra.Po korózii sa póry pôvodnej časti zúžia a predĺžia a kanál sa prehĺbi.V porovnaní s obrázkom 6 (B2, C2) má štruktúra viac defektov, čo je v súlade s distribúciou veľkosti hodnoty impedancie povlaku získanej z elektrochemického korózneho testu.Ukazuje, že keramický povlak z oxidu hlinitého obsahujúci grafén, najmä zmes grafénu a uhlíkových nanorúrok, má najlepšiu odolnosť proti korózii.Je to preto, že štruktúra uhlíkových nanorúrok a grafénu môže účinne blokovať difúziu trhlín a chrániť matricu.

7. Diskusia a zhrnutie
Prostredníctvom testu odolnosti uhlíkových nanorúriek a grafénových prísad na keramickom povlaku z oxidu hlinitého a analýzou povrchovej mikroštruktúry povlaku sa vyvodili tieto závery:

(1) Keď bola doba korózie 19 hodín, pridaním 0,2 % hybridnej uhlíkovej nanorúrky + 0,2 % grafénového zmiešaného materiálu aluminy keramického povlaku sa hustota korózneho prúdu zvýšila z 2,890 × 10-6 A / cm2 na 1,536 × 10-6 A / cm2, elektrická impedancia sa zvýšila z 11388 Ω na 28079 Ω a účinnosť odolnosti proti korózii je najväčšia, 46,85%.V porovnaní s čistým keramickým povlakom z oxidu hlinitého má kompozitný povlak s grafénovými a uhlíkovými nanorúrkami lepšiu odolnosť proti korózii.

(2) So zvyšujúcim sa časom ponorenia elektrolytu preniká elektrolyt do povrchu spoja povlaku / substrátu, aby vytvoril film oxidu kovu, ktorý bráni prenikaniu elektrolytu do substrátu.Elektrická impedancia najprv klesá a potom sa zvyšuje a odolnosť keramického povlaku z čistého oxidu hlinitého je slabá.Štruktúra a synergia uhlíkových nanorúrok a grafénu blokovala prenikanie elektrolytu smerom nadol.Po namočení počas 19,5 hodiny sa elektrická impedancia povlaku obsahujúceho nano materiály znížila o 22,94 %, 25,60 % a 9,61 % a odolnosť povlaku voči korózii bola dobrá.

(3) Vzhľadom na vlastnosti uhlíkových nanorúriek má povlak pridaný samotnými uhlíkovými nanorúrkami rovnomerne rozloženú poréznu štruktúru pred koróziou.Po korózii sa póry pôvodnej časti zúžia a predĺžia a kanály sa prehĺbia.Povlak obsahujúci grafén má pred koróziou plochú štruktúru, kombinácia medzi časticami v povlaku je tesná a častice agregátu sú pevne obalené lepidlom.Aj keď je povrch po korózii erodovaný elektrolytom, existuje len málo pórových kanálov a štruktúra je stále hustá.Štruktúra uhlíkových nanorúrok a grafénu môže účinne blokovať šírenie trhlín a chrániť matricu.


Čas odoslania: Mar-09-2022