1. Voorbereiding van die bedekking
Om die latere elektrochemiese toets te vergemaklik, word 30 mm × 4 mm 304 vlekvrye staal as basis gekies. Poleer en verwyder die oorblywende oksiedlaag en roeskolle op die oppervlak van die substraat met skuurpapier, plaas dit in 'n beker wat asetoon bevat, behandel die vlekke op die oppervlak van die substraat vir 20 minute met bg-06c ultrasoniese skoonmaker van Bangjie elektronikamaatskappy, verwyder die slytasie-reste op die oppervlak van die metaalsubstraat met alkohol en gedistilleerde water, en droog dit met 'n blaasmasjien. Daarna is alumina (Al2O3), grafeen en hibriede koolstofnanobuis (mwnt-coohsdbs) in verhouding (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2) voorberei en in 'n balmeul (qm-3sp2 van Nanjing NANDA instrumentfabriek) geplaas vir balmeul en meng. Die rotasiespoed van die balmeul is op 220 R/min gestel, en die balmeul is op
Na die balmaalproses, stel die rotasiespoed van die balmaaltenk afwisselend op 1/2 nadat die balmaalproses voltooi is, en stel die rotasiespoed van die balmaaltenk afwisselend op 1/2 nadat die balmaalproses voltooi is. Die balgemaalde keramiekaggregaat en bindmiddel word eweredig gemeng volgens die massafraksie van 1.0 ∶ 0.8. Laastens is die kleefkeramieklaag verkry deur die uithardingsproses.
2. Korrosietoets
In hierdie studie word die elektrochemiese korrosietoets 'n Shanghai Chenhua chi660e elektrochemiese werkstasie gebruik, en die toets gebruik 'n drie-elektrode toetsstelsel. Die platinum-elektrode is die hulpelektrode, die silwer-silwerchloried-elektrode is die verwysingselektrode, en die bedekte monster is die werkelektrode, met 'n effektiewe blootstellingsarea van 1 cm². Verbind die verwysingselektrode, werkelektrode en hulpelektrode in die elektrolitiese sel met die instrument, soos getoon in Figure 1 en 2. Week die monster voor die toets in die elektroliet, wat 'n 3.5% NaCl-oplossing is.
3. Tafelanalise van elektrochemiese korrosie van bedekkings
Fig. 3 toon die Tafel-kromme van 'n onbedekte substraat en 'n keramieklaag bedek met verskillende nano-bymiddels na elektrochemiese korrosie vir 19 uur. Die korrosiespanning, korrosiestroomdigtheid en elektriese impedansietoetsdata verkry uit die elektrochemiese korrosietoets word in Tabel 1 getoon.
Dien in
Wanneer die korrosiestroomdigtheid kleiner is en die korrosiebestandheidsdoeltreffendheid hoër is, is die korrosiebestandheidseffek van die deklaag beter. Dit kan uit Figuur 3 en tabel 1 gesien word dat wanneer die korrosietyd 19 uur is, die maksimum korrosiespanning van die kaalmetaalmatriks -0.680 V is, en die korrosiestroomdigtheid van die matriks is ook die grootste en bereik 2.890 × 10-6 A/cm2. Wanneer dit met 'n suiwer alumina-keramiekbedekking bedek is, het die korrosiestroomdigtheid tot 78% afgeneem en die PE was 22.01%. Dit toon dat die keramiekbedekking 'n beter beskermende rol speel en die korrosiebestandheid van die deklaag in neutrale elektroliet kan verbeter.
Toe 0.2% mwnt-cooh-sdbs of 0.2% grafeen by die deklaag gevoeg is, het die korrosiestroomdigtheid afgeneem, die weerstand toegeneem en die korrosiebestandheid van die deklaag verder verbeter, met PE van onderskeidelik 38.48% en 40.10%. Wanneer die oppervlak bedek word met 0.2% mwnt-cooh-sdbs en 0.2% grafeen gemengde alumina-deklaag, word die korrosiestroom verder verminder van 2.890 × 10-6 A / cm2 tot 1.536 × 10-6 A / cm2, die maksimum weerstandswaarde, verhoog van 11388 Ω tot 28079 Ω, en die PE van die deklaag kan 46.85% bereik. Dit toon dat die voorbereide teikenproduk goeie korrosiebestandheid het, en die sinergistiese effek van koolstofnanobuise en grafeen kan die korrosiebestandheid van die keramiekbedekking effektief verbeter.
4. Effek van weektyd op bedekkingsimpedansie
Om die korrosiebestandheid van die deklaag verder te ondersoek, met inagneming van die invloed van die onderdompelingstyd van die monster in die elektroliet op die toets, word die veranderingskurwes van die weerstand van die vier bedekkings by verskillende onderdompelingstye verkry, soos getoon in Figuur 4.
Dien in
In die aanvanklike stadium van onderdompeling (10 uur), as gevolg van die goeie digtheid en struktuur van die deklaag, is dit moeilik om die elektroliet in die deklaag te dompel. Op hierdie tydstip toon die keramieklaag hoë weerstand. Na 'n tydperk van weekmaak neem die weerstand aansienlik af, want met verloop van tyd vorm die elektroliet geleidelik 'n korrosiekanaal deur die porieë en krake in die deklaag en penetreer dit in die matriks, wat lei tot 'n beduidende afname in die weerstand van die deklaag.
In die tweede fase, wanneer die korrosieprodukte tot 'n sekere hoeveelheid toeneem, word die diffusie geblokkeer en die gaping word geleidelik geblokkeer. Terselfdertyd, wanneer die elektroliet die bindingskoppelvlak van die bindingsonderste laag/matriks binnedring, sal die watermolekules met die Fe-element in die matriks by die bedekking/matriks-aansluiting reageer om 'n dun metaaloksiedfilm te produseer, wat die penetrasie van die elektroliet in die matriks belemmer en die weerstandswaarde verhoog. Wanneer die kaal metaalmatriks elektrochemies gekorrodeer word, word die meeste van die groen flokkulente neerslag aan die onderkant van die elektroliet geproduseer. Die elektrolitiese oplossing het nie van kleur verander tydens die elektrolisering van die bedekte monster nie, wat die bestaan van die bogenoemde chemiese reaksie kan bewys.
As gevolg van die kort weektyd en groot eksterne invloedsfaktore, word die Tafel-krommes van 19 uur en 19.5 uur geanaliseer om die akkurate veranderingsverhouding van elektrochemiese parameters verder te verkry. Die korrosiestroomdigtheid en -weerstand wat deur zsimpwin-analisesagteware verkry is, word in Tabel 2 getoon. Daar kan gevind word dat wanneer dit vir 19 uur geweek word, die korrosiestroomdigtheid van suiwer alumina en alumina-saamgestelde bedekkings wat nano-additiewe materiale bevat, kleiner is en die weerstandswaarde groter is in vergelyking met die kaal substraat. Die weerstandswaarde van keramiekbedekkings wat koolstofnanobuise bevat en bedekkings wat grafeen bevat, is amper dieselfde, terwyl die bedekkingsstruktuur met koolstofnanobuise en grafeen-saamgestelde materiale aansienlik verbeter word. Dit is omdat die sinergistiese effek van eendimensionele koolstofnanobuise en tweedimensionele grafeen die korrosiebestandheid van die materiaal verbeter.
Met die toename van die onderdompelingstyd (19.5 uur) neem die weerstand van die kaal substraat toe, wat aandui dat dit in die tweede stadium van korrosie is en 'n metaaloksiedfilm op die oppervlak van die substraat gevorm word. Net so neem die weerstand van die suiwer alumina-keramiekbedekking ook toe met die toename van tyd, wat aandui dat die elektroliet op hierdie tydstip, alhoewel daar die verlangsamende effek van die keramiekbedekking is, die bindingsvlak van die bedekking/matriks binnegedring het en 'n oksiedfilm deur 'n chemiese reaksie gevorm het.
In vergelyking met die alumina-bedekking wat 0.2% mwnt-cooh-sdbs bevat, die alumina-bedekking wat 0.2% grafeen bevat en die alumina-bedekking wat 0.2% mwnt-cooh-sdbs en 0.2% grafeen bevat, het die bedekkingsweerstand aansienlik afgeneem met die toename van tyd, onderskeidelik met 22.94%, 25.60% en 9.61%, wat aandui dat die elektroliet nie op hierdie tydstip in die verbinding tussen die bedekking en die substraat binnegedring het nie. Dit is omdat die struktuur van koolstofnanobuise en grafeen die afwaartse penetrasie van elektroliet blokkeer en sodoende die matriks beskerm. Die sinergistiese effek van die twee word verder bevestig. Die bedekking wat twee nanomateriale bevat, het beter korrosieweerstand.
Deur die Tafel-kurwe en die veranderingskurwe van die elektriese impedansiewaarde word gevind dat die alumina-keramieklaag met grafeen, koolstofnanobuise en hul mengsel die korrosieweerstand van die metaalmatriks kan verbeter, en die sinergistiese effek van die twee kan die korrosieweerstand van die kleefkeramieklaag verder verbeter. Om die effek van nano-bymiddels op die korrosieweerstand van die laag verder te ondersoek, is die mikro-oppervlakmorfologie van die laag na korrosie waargeneem.
Dien in
Figuur 5 (A1, A2, B1, B2) toon die oppervlakmorfologie van blootgestelde 304 vlekvrye staal en bedekte suiwer alumina-keramiek by verskillende vergrotings na korrosie. Figuur 5 (A2) toon dat die oppervlak na korrosie grof word. Vir die kaal substraat verskyn verskeie groot korrosiegate op die oppervlak na onderdompeling in elektroliet, wat aandui dat die korrosiebestandheid van die kaal metaalmatriks swak is en die elektroliet maklik in die matriks kan binnedring. Vir suiwer alumina-keramiekbedekkings, soos getoon in Figuur 5 (B2), hoewel poreuse korrosiekanale na korrosie gegenereer word, blokkeer die relatief digte struktuur en uitstekende korrosiebestandheid van die suiwer alumina-keramiekbedekking die indringing van elektroliet effektief, wat die rede vir die effektiewe verbetering van die impedansie van die alumina-keramiekbedekking verklaar.
Dien in
Oppervlakmorfologie van mwnt-cooh-sdbs, bedekkings wat 0.2% grafeen bevat en bedekkings wat 0.2% mwnt-cooh-sdbs en 0.2% grafeen bevat. Daar kan gesien word dat die twee bedekkings wat grafeen bevat in Figuur 6 (B2 en C2) 'n plat struktuur het, die binding tussen deeltjies in die bedekking is dig, en die aggregaatdeeltjies is dig toegedraai deur kleefmiddel. Alhoewel die oppervlak deur elektroliet geërodeer word, word minder poriekanale gevorm. Na korrosie is die bedekkingsoppervlak dig en is daar min defekstrukture. Vir Figuur 6 (A1, A2), as gevolg van die eienskappe van mwnt-cooh-sdbs, is die bedekking voor korrosie 'n eenvormig verspreide poreuse struktuur. Na korrosie word die porieë van die oorspronklike deel smal en lank, en die kanaal word dieper. In vergelyking met Figuur 6 (B2, C2), het die struktuur meer defekte, wat ooreenstem met die grootteverspreiding van die bedekkingsimpedansiewaarde verkry uit die elektrochemiese korrosietoets. Dit toon dat die alumina-keramieklaag wat grafeen bevat, veral die mengsel van grafeen en koolstofnanobuis, die beste korrosiebestandheid het. Dit is omdat die struktuur van koolstofnanobuis en grafeen die kraakdiffusie effektief kan blokkeer en die matriks kan beskerm.
5. Bespreking en opsomming
Deur die korrosiebestandheidstoets van koolstofnanobuise en grafeenbymiddels op alumina-keramiekbedekking en die analise van die oppervlakmikrostruktuur van die bedekking, word die volgende gevolgtrekkings gemaak:
(1) Toe die korrosietyd 19 uur was, en die byvoeging van 0.2% hibriede koolstofnanobuis + 0.2% grafeen gemengde materiaal alumina keramiekbedekking, het die korrosiestroomdigtheid toegeneem van 2.890 × 10-6 A / cm2 tot 1.536 × 10-6 A / cm2, die elektriese impedansie verhoog van 11388 Ω tot 28079 Ω, en die korrosiebestandheidsdoeltreffendheid is die grootste, 46.85%. In vergelyking met suiwer alumina keramiekbedekking, het die saamgestelde bedekking met grafeen en koolstofnanobuise beter korrosiebestandheid.
(2) Met die toename van die onderdompelingstyd van die elektroliet, dring die elektroliet in die voegoppervlak van die deklaag/substraat in om 'n metaaloksiedfilm te vorm, wat die penetrasie van die elektroliet in die substraat belemmer. Die elektriese impedansie neem eers af en neem dan toe, en die korrosieweerstand van die suiwer alumina-keramiekbedekking is swak. Die struktuur en sinergie van koolstofnanobuise en grafeen het die afwaartse penetrasie van die elektroliet geblokkeer. Na 19.5 uur se week, het die elektriese impedansie van die deklaag wat nanomateriale bevat, onderskeidelik met 22.94%, 25.60% en 9.61% afgeneem, en die korrosieweerstand van die deklaag was goed.
6. Invloedmeganisme van korrosiebestandheid teen laagbedekkings
Deur die Tafel-kurwe en die veranderingskurwe van die elektriese impedansiewaarde word gevind dat die alumina-keramieklaag met grafeen, koolstofnanobuise en hul mengsel die korrosieweerstand van die metaalmatriks kan verbeter, en die sinergistiese effek van die twee kan die korrosieweerstand van die kleefkeramieklaag verder verbeter. Om die effek van nano-bymiddels op die korrosieweerstand van die laag verder te ondersoek, is die mikro-oppervlakmorfologie van die laag na korrosie waargeneem.
Figuur 5 (A1, A2, B1, B2) toon die oppervlakmorfologie van blootgestelde 304 vlekvrye staal en bedekte suiwer alumina-keramiek by verskillende vergrotings na korrosie. Figuur 5 (A2) toon dat die oppervlak na korrosie grof word. Vir die kaal substraat verskyn verskeie groot korrosiegate op die oppervlak na onderdompeling in elektroliet, wat aandui dat die korrosiebestandheid van die kaal metaalmatriks swak is en die elektroliet maklik in die matriks kan binnedring. Vir suiwer alumina-keramiekbedekkings, soos getoon in Figuur 5 (B2), hoewel poreuse korrosiekanale na korrosie gegenereer word, blokkeer die relatief digte struktuur en uitstekende korrosiebestandheid van die suiwer alumina-keramiekbedekking die indringing van elektroliet effektief, wat die rede vir die effektiewe verbetering van die impedansie van die alumina-keramiekbedekking verklaar.
Oppervlakmorfologie van mwnt-cooh-sdbs, bedekkings wat 0.2% grafeen bevat en bedekkings wat 0.2% mwnt-cooh-sdbs en 0.2% grafeen bevat. Daar kan gesien word dat die twee bedekkings wat grafeen bevat in Figuur 6 (B2 en C2) 'n plat struktuur het, die binding tussen deeltjies in die bedekking is dig, en die aggregaatdeeltjies is dig toegedraai deur kleefmiddel. Alhoewel die oppervlak deur elektroliet geërodeer word, word minder poriekanale gevorm. Na korrosie is die bedekkingsoppervlak dig en is daar min defekstrukture. Vir Figuur 6 (A1, A2), as gevolg van die eienskappe van mwnt-cooh-sdbs, is die bedekking voor korrosie 'n eenvormig verspreide poreuse struktuur. Na korrosie word die porieë van die oorspronklike deel smal en lank, en die kanaal word dieper. In vergelyking met Figuur 6 (B2, C2), het die struktuur meer defekte, wat ooreenstem met die grootteverspreiding van die bedekkingsimpedansiewaarde verkry uit die elektrochemiese korrosietoets. Dit toon dat die alumina-keramieklaag wat grafeen bevat, veral die mengsel van grafeen en koolstofnanobuis, die beste korrosiebestandheid het. Dit is omdat die struktuur van koolstofnanobuis en grafeen die kraakdiffusie effektief kan blokkeer en die matriks kan beskerm.
7. Bespreking en opsomming
Deur die korrosiebestandheidstoets van koolstofnanobuise en grafeenbymiddels op alumina-keramiekbedekking en die analise van die oppervlakmikrostruktuur van die bedekking, word die volgende gevolgtrekkings gemaak:
(1) Toe die korrosietyd 19 uur was, en die byvoeging van 0.2% hibriede koolstofnanobuis + 0.2% grafeen gemengde materiaal alumina keramiekbedekking, het die korrosiestroomdigtheid toegeneem van 2.890 × 10-6 A / cm2 tot 1.536 × 10-6 A / cm2, die elektriese impedansie verhoog van 11388 Ω tot 28079 Ω, en die korrosiebestandheidsdoeltreffendheid is die grootste, 46.85%. In vergelyking met suiwer alumina keramiekbedekking, het die saamgestelde bedekking met grafeen en koolstofnanobuise beter korrosiebestandheid.
(2) Met die toename van die onderdompelingstyd van die elektroliet, dring die elektroliet in die voegoppervlak van die deklaag/substraat in om 'n metaaloksiedfilm te vorm, wat die penetrasie van die elektroliet in die substraat belemmer. Die elektriese impedansie neem eers af en neem dan toe, en die korrosieweerstand van die suiwer alumina-keramiekbedekking is swak. Die struktuur en sinergie van koolstofnanobuise en grafeen het die afwaartse penetrasie van die elektroliet geblokkeer. Na 19.5 uur se week, het die elektriese impedansie van die deklaag wat nanomateriale bevat, onderskeidelik met 22.94%, 25.60% en 9.61% afgeneem, en die korrosieweerstand van die deklaag was goed.
(3) As gevolg van die eienskappe van koolstofnanobuise, het die deklaag wat met koolstofnanobuise alleen bygevoeg word, 'n eenvormig verspreide poreuse struktuur voor korrosie. Na korrosie word die porieë van die oorspronklike deel nou en lank, en die kanale word dieper. Die deklaag wat grafeen bevat, het 'n plat struktuur voor korrosie, die kombinasie tussen deeltjies in die deklaag is nou, en die aggregaatdeeltjies word styf deur kleefmiddel toegedraai. Alhoewel die oppervlak na korrosie deur elektroliet geërodeer word, is daar min poriekanale en die struktuur is steeds dig. Die struktuur van koolstofnanobuise en grafeen kan die kraakverspreiding effektief blokkeer en die matriks beskerm.
Plasingstyd: 9 Maart 2022