Studiu nantu à a resistenza à a corrosione di u rivestimentu ceramicu d'alumina rinforzatu cù grafene / nanotubi di carboniu

1. Preparazione di u rivestimentu
Per facilità a prova elettrochimica successiva, hè statu sceltu acciaio inox 304 di 30 mm × 4 mm cum'è basa. Lucidà è caccià u stratu d'ossidu residuale è e macchie di ruggine nantu à a superficia di u sustratu cù carta vetrata, metteli in un becher chì cuntene acetone, trattà e macchie nantu à a superficia di u sustratu cù u pulitore ultrasonicu bg-06c di a cumpagnia di elettronica Bangjie per 20 minuti, caccià i detriti di usura nantu à a superficia di u sustratu metallicu cù alcolu è acqua distillata, è asciugalli cù un soffiatore. Dopu, l'alumina (Al2O3), u grafene è i nanotubi di carboniu ibridi (mwnt-coohsdbs) sò stati preparati in proporzione (100: 0: 0, 99,8: 0,2: 0, 99,8: 0: 0,2, 99,6: 0,2: 0,2), è messi in un mulinu à palle (qm-3sp2 di a fabbrica di strumenti Nanjing NANDA) per a macinazione è a miscelazione di palle. A velocità di rotazione di u mulinu à palle hè stata impostata à 220 R/min, è u mulinu à palle hè statu giratu à

Dopu a macinazione à palle, impostate a velocità di rotazione di u serbatoiu di macinazione à palle à 1/2 alternativamente dopu a fine di a macinazione à palle, è impostate a velocità di rotazione di u serbatoiu di macinazione à palle à 1/2 alternativamente dopu a fine di a macinazione à palle. L'aggregatu ceramicu macinatu à palle è u legante sò mischiati uniformemente secondu a frazione di massa di 1,0 ∶ 0,8. Infine, u rivestimentu ceramicu adesivo hè statu ottenutu per via di u prucessu di polimerizazione.

2. Prova di corrosione
In questu studiu, a prova di currusione elettrochimica adotta a stazione di travagliu elettrochimica Shanghai Chenhua chi660e, è a prova adotta un sistema di prova à trè elettrodi. L'elettrodu di platinu hè l'elettrodu ausiliariu, l'elettrodu di cloruru d'argentu hè l'elettrodu di riferimentu, è u campione rivestitu hè l'elettrodu di travagliu, cù una zona di esposizione efficace di 1 cm2. Cunnette l'elettrodu di riferimentu, l'elettrodu di travagliu è l'elettrodu ausiliariu in a cellula elettrolitica cù u strumentu, cum'è mostratu in e Figure 1 è 2. Prima di a prova, immergete u campione in l'elettrolitu, chì hè una soluzione di NaCl à 3,5%.

3. Analisi Tafel di a corrosione elettrochimica di i rivestimenti
A figura 3 mostra a curva di Tafel di u sustratu senza rivestimentu è di u rivestimentu ceramicu rivestitu cù diversi nanoadditivi dopu a corrosione elettrochimica per 19 ore. I dati di prova di tensione di corrosione, densità di corrente di corrosione è impedenza elettrica ottenuti da a prova di corrosione elettrochimica sò mostrati in a Tabella 1.

Mandate
Quandu a densità di currente di corrosione hè più chjuca è l'efficienza di resistenza à a corrosione hè più alta, l'effettu di resistenza à a corrosione di u rivestimentu hè megliu. Si pò vede da a Figura 3 è a tavula 1 chì quandu u tempu di corrosione hè 19 ore, a tensione massima di corrosione di a matrice di metallu nudu hè -0,680 V, è a densità di currente di corrosione di a matrice hè ancu a più grande, righjunghjendu 2,890 × 10-6 A/cm2. Quandu hè rivestitu cù un rivestimentu ceramicu d'alumina pura, a densità di currente di corrosione hè diminuita à 78% è u PE era di 22,01%. Questu mostra chì u rivestimentu ceramicu ghjoca un rolu protettivu megliu è pò migliurà a resistenza à a corrosione di u rivestimentu in elettrolitu neutru.

Quandu 0,2% mwnt-cooh-sdbs o 0,2% grafene hè statu aghjuntu à u rivestimentu, a densità di currente di corrosione hè diminuita, a resistenza hè aumentata è a resistenza à a corrosione di u rivestimentu hè stata ulteriormente migliorata, cù un PE di 38,48% è 40,10% rispettivamente. Quandu a superficia hè rivestita cù un rivestimentu d'alumina mischiata di 0,2% mwnt-cooh-sdbs è 0,2% grafene, a currente di corrosione hè ulteriormente ridutta da 2,890 × 10-6 A / cm2 à 1,536 × 10-6 A / cm2, u valore di resistenza massima hè aumentatu da 11388 Ω à 28079 Ω, è u PE di u rivestimentu pò ghjunghje à 46,85%. Questu mostra chì u pruduttu target preparatu hà una bona resistenza à a corrosione, è l'effettu sinergicu di i nanotubi di carbonu è di u grafene pò migliurà efficacemente a resistenza à a corrosione di u rivestimentu ceramicu.

4. Effettu di u tempu di immersione nantu à l'impedenza di u rivestimentu
Per esplorà più in prufundità a resistenza à a corrosione di u rivestimentu, cunsiderendu l'influenza di u tempu d'immersione di u campione in l'elettrolitu nantu à a prova, sò ottenute e curve di cambiamentu di a resistenza di i quattru rivestimenti à diversi tempi d'immersione, cum'è mostratu in a Figura 4.

Mandate
À a fase iniziale di l'immersione (10 ore), per via di a bona densità è struttura di u rivestimentu, l'elettrolitu hè difficiule d'immergelu in u rivestimentu. In questu mumentu, u rivestimentu ceramicu mostra una alta resistenza. Dopu à un certu periodu di immersione, a resistenza diminuisce significativamente, perchè cù u passà di u tempu, l'elettrolitu forma gradualmente un canale di currusione attraversu i pori è e crepe in u rivestimentu è penetra in a matrice, risultendu in una diminuzione significativa di a resistenza di u rivestimentu.

In a seconda tappa, quandu i prudutti di currusione aumentanu à una certa quantità, a diffusione hè bluccata è u spaziu hè gradualmente bluccatu. À u listessu tempu, quandu l'elettrolitu penetra in l'interfaccia di legame di u stratu / matrice inferiore di legame, e molecule d'acqua reagiranu cù l'elementu Fe in a matrice à a junzione di u rivestimentu / matrice per pruduce una fina pellicola d'ossidu metallicu, chì impedisce a penetrazione di l'elettrolitu in a matrice è aumenta u valore di resistenza. Quandu a matrice metallica nuda hè corroduta elettrochimicamente, a maiò parte di a precipitazione flocculante verde hè prodotta in u fondu di l'elettrolitu. A suluzione elettrolitica ùn hà cambiatu culore durante l'elettrolisi di u campione rivestitu, ciò chì pò pruvà l'esistenza di a reazione chimica sopra.

A causa di u cortu tempu di immersione è di i grandi fattori d'influenza esterni, per ottene ulteriormente a relazione di cambiamentu precisa di i parametri elettrochimichi, sò state analizate e curve di Tafel di 19 ore è 19,5 ore. A densità di corrente di corrosione è a resistenza ottenute da u software d'analisi zsimpwin sò mostrate in a Tabella 2. Si pò truvà chì quandu hè stata immersa per 19 ore, paragunata à u sustratu nudu, a densità di corrente di corrosione di l'alumina pura è di u rivestimentu cumpostu d'alumina chì cuntene materiali nanoadditivi hè più chjuca è u valore di resistenza hè più grande. U valore di resistenza di u rivestimentu ceramicu chì cuntene nanotubi di carboniu è di u rivestimentu chì cuntene grafene hè guasi u listessu, mentre chì a struttura di u rivestimentu cù nanotubi di carboniu è materiali cumposti di grafene hè significativamente migliorata. Questu hè perchè l'effettu sinergicu di i nanotubi di carboniu unidimensionali è di u grafene bidimensionale migliora a resistenza à a corrosione di u materiale.

Cù l'aumentu di u tempu d'immersione (19,5 ore), a resistenza di u sustratu nudu aumenta, ciò chì indica ch'ellu hè in a seconda fase di currusione è chì una pellicola d'ossidu metallicu hè prudutta nantu à a superficia di u sustratu. In listessu modu, cù l'aumentu di u tempu, a resistenza di u rivestimentu ceramicu d'alumina pura aumenta ancu, ciò chì indica chì in questu mumentu, ancu s'ellu ci hè l'effettu di rallentamentu di u rivestimentu ceramicu, l'elettrolitu hà penetratu l'interfaccia di legame rivestimentu/matrice, è hà pruduttu una pellicola d'ossidu per via di una reazione chimica.
In paragone cù u rivestimentu d'alumina chì cuntene 0,2% mwnt-cooh-sdbs, u rivestimentu d'alumina chì cuntene 0,2% grafene è u rivestimentu d'alumina chì cuntene 0,2% mwnt-cooh-sdbs è 0,2% grafene, a resistenza di u rivestimentu hè diminuita significativamente cù l'aumentu di u tempu, diminuita di 22,94%, 25,60% è 9,61% rispettivamente, ciò chì indica chì l'elettrolitu ùn hà micca penetratu in a giuntura trà u rivestimentu è u substratu in questu mumentu. Questu hè duvutu à u fattu chì a struttura di i nanotubi di carbonu è di u grafene blocca a penetrazione discendente di l'elettrolitu, pruteggendu cusì a matrice. L'effettu sinergicu di i dui hè ulteriormente verificatu. U rivestimentu chì cuntene dui nanomateriali hà una migliore resistenza à a corrosione.

Attraversu a curva di Tafel è a curva di cambiamentu di u valore di l'impedenza elettrica, si hè trovu chì u rivestimentu ceramicu d'alumina cù grafene, nanotubi di carbonu è a so mistura pò migliurà a resistenza à a corrosione di a matrice metallica, è l'effettu sinergicu di i dui pò migliurà ulteriormente a resistenza à a corrosione di u rivestimentu ceramicu adesivo. Per esplorà ulteriormente l'effettu di i nanoadditivi nantu à a resistenza à a corrosione di u rivestimentu, hè stata osservata a micromorfologia di a superficia di u rivestimentu dopu a corrosione.

Mandate

A Figura 5 (A1, A2, B1, B2) mostra a morfologia di a superficia di l'acciaiu inox 304 espostu è di a ceramica d'alumina pura rivestita à diversi ingrandimenti dopu a currusione. A Figura 5 (A2) mostra chì a superficia dopu a currusione diventa ruvida. Per u sustratu nudu, parechji grandi pozzi di currusione appariscenu nantu à a superficia dopu l'immersione in l'elettrolitu, ciò chì indica chì a resistenza à a currusione di a matrice di metallu nudu hè scarsa è chì l'elettrolitu hè faciule da penetrà in a matrice. Per u rivestimentu ceramicu d'alumina pura, cum'è mostratu in a Figura 5 (B2), ancu s'è i canali di currusione porosi sò generati dopu a currusione, a struttura relativamente densa è l'eccellente resistenza à a currusione di u rivestimentu ceramicu d'alumina pura bloccanu efficacemente l'invasione di l'elettrolitu, ciò chì spiega a ragione di u miglioramentu efficace di l'impedenza di u rivestimentu ceramicu d'alumina.

Mandate

Morfulugia superficiale di mwnt-cooh-sdbs, rivestimenti chì cuntenenu 0,2% di grafene è rivestimenti chì cuntenenu 0,2% di mwnt-cooh-sdbs è 0,2% di grafene. Si pò vede chì i dui rivestimenti chì cuntenenu grafene in a Figura 6 (B2 è C2) anu una struttura piatta, u ligame trà e particelle in u rivestimentu hè strettu, è e particelle aggregate sò strettamente avvolte da l'adesivu. Ancu s'è a superficia hè erosa da l'elettrolitu, si formanu menu canali di pori. Dopu a currusione, a superficia di u rivestimentu hè densa è ci sò poche strutture difettose. Per a Figura 6 (A1, A2), per via di e caratteristiche di mwnt-cooh-sdbs, u rivestimentu prima di a currusione hè una struttura porosa distribuita uniformemente. Dopu a currusione, i pori di a parte originale diventanu stretti è longhi, è u canale diventa più prufondu. In paragone cù a Figura 6 (B2, C2), a struttura hà più difetti, ciò chì hè coerente cù a distribuzione di e dimensioni di u valore di impedenza di u rivestimentu ottenutu da a prova di currusione elettrochimica. Mostra chì u rivestimentu ceramicu d'alumina chì cuntene grafene, in particulare a mistura di grafene è nanotubi di carbonu, hà a megliu resistenza à a corrosione. Questu hè perchè a struttura di nanotubi di carbonu è grafene pò bluccà efficacemente a diffusione di crepe è prutege a matrice.

5. Discussione è riassuntu
Attraversu a prova di resistenza à a corrosione di nanotubi di carbonu è additivi di grafene nantu à u rivestimentu ceramicu d'alumina è l'analisi di a microstruttura superficiale di u rivestimentu, sò state tratte e seguenti cunclusioni:

(1) Quandu u tempu di currusione era di 19 ore, aghjunghjendu 0,2% di nanotubi di carbone ibridi + 0,2% di rivestimentu ceramicu d'alumina di materiale mistu di grafene, a densità di corrente di currusione hè aumentata da 2,890 × 10-6 A / cm2 à 1,536 × 10-6 A / cm2, l'impedenza elettrica hè aumentata da 11388 Ω à 28079 Ω, è l'efficienza di resistenza à a currusione hè a più grande, 46,85%. Paragunatu à u rivestimentu ceramicu d'alumina pura, u rivestimentu cumpostu cù grafene è nanotubi di carbone hà una megliu resistenza à a currusione.

(2) Cù l'aumentu di u tempu d'immersione di l'elettrolitu, l'elettrolitu penetra in a superficia di a cumuna di u rivestimentu / substratu per pruduce una film d'ossidu metallicu, chì impedisce a penetrazione di l'elettrolitu in u substratu. L'impedenza elettrica prima diminuisce è dopu aumenta, è a resistenza à a corrosione di u rivestimentu ceramicu d'alumina pura hè scarsa. A struttura è a sinergia di i nanotubi di carbonu è di u grafene anu bluccatu a penetrazione discendente di l'elettrolitu. Quandu hè statu immersu per 19,5 ore, l'impedenza elettrica di u rivestimentu chì cuntene nanomateriali hè diminuita rispettivamente di 22,94%, 25,60% è 9,61%, è a resistenza à a corrosione di u rivestimentu era bona.

6. Meccanismu d'influenza di a resistenza à a corrosione di u rivestimentu
Attraversu a curva di Tafel è a curva di cambiamentu di u valore di l'impedenza elettrica, si hè trovu chì u rivestimentu ceramicu d'alumina cù grafene, nanotubi di carbonu è a so mistura pò migliurà a resistenza à a corrosione di a matrice metallica, è l'effettu sinergicu di i dui pò migliurà ulteriormente a resistenza à a corrosione di u rivestimentu ceramicu adesivo. Per esplorà ulteriormente l'effettu di i nanoadditivi nantu à a resistenza à a corrosione di u rivestimentu, hè stata osservata a micromorfologia di a superficia di u rivestimentu dopu a corrosione.

A Figura 5 (A1, A2, B1, B2) mostra a morfologia di a superficia di l'acciaiu inox 304 espostu è di a ceramica d'alumina pura rivestita à diversi ingrandimenti dopu a currusione. A Figura 5 (A2) mostra chì a superficia dopu a currusione diventa ruvida. Per u sustratu nudu, parechji grandi pozzi di currusione appariscenu nantu à a superficia dopu l'immersione in l'elettrolitu, ciò chì indica chì a resistenza à a currusione di a matrice di metallu nudu hè scarsa è chì l'elettrolitu hè faciule da penetrà in a matrice. Per u rivestimentu ceramicu d'alumina pura, cum'è mostratu in a Figura 5 (B2), ancu s'è i canali di currusione porosi sò generati dopu a currusione, a struttura relativamente densa è l'eccellente resistenza à a currusione di u rivestimentu ceramicu d'alumina pura bloccanu efficacemente l'invasione di l'elettrolitu, ciò chì spiega a ragione di u miglioramentu efficace di l'impedenza di u rivestimentu ceramicu d'alumina.

Morfulugia superficiale di mwnt-cooh-sdbs, rivestimenti chì cuntenenu 0,2% di grafene è rivestimenti chì cuntenenu 0,2% di mwnt-cooh-sdbs è 0,2% di grafene. Si pò vede chì i dui rivestimenti chì cuntenenu grafene in a Figura 6 (B2 è C2) anu una struttura piatta, u ligame trà e particelle in u rivestimentu hè strettu, è e particelle aggregate sò strettamente avvolte da l'adesivu. Ancu s'è a superficia hè erosa da l'elettrolitu, si formanu menu canali di pori. Dopu a currusione, a superficia di u rivestimentu hè densa è ci sò poche strutture difettose. Per a Figura 6 (A1, A2), per via di e caratteristiche di mwnt-cooh-sdbs, u rivestimentu prima di a currusione hè una struttura porosa distribuita uniformemente. Dopu a currusione, i pori di a parte originale diventanu stretti è longhi, è u canale diventa più prufondu. In paragone cù a Figura 6 (B2, C2), a struttura hà più difetti, ciò chì hè coerente cù a distribuzione di e dimensioni di u valore di impedenza di u rivestimentu ottenutu da a prova di currusione elettrochimica. Mostra chì u rivestimentu ceramicu d'alumina chì cuntene grafene, in particulare a mistura di grafene è nanotubi di carbonu, hà a megliu resistenza à a corrosione. Questu hè perchè a struttura di nanotubi di carbonu è grafene pò bluccà efficacemente a diffusione di crepe è prutege a matrice.

7. Discussione è riassuntu
Attraversu a prova di resistenza à a corrosione di nanotubi di carbonu è additivi di grafene nantu à u rivestimentu ceramicu d'alumina è l'analisi di a microstruttura superficiale di u rivestimentu, sò state tratte e seguenti cunclusioni:

(1) Quandu u tempu di currusione era di 19 ore, aghjunghjendu 0,2% di nanotubi di carbone ibridi + 0,2% di rivestimentu ceramicu d'alumina di materiale mistu di grafene, a densità di corrente di currusione hè aumentata da 2,890 × 10-6 A / cm2 à 1,536 × 10-6 A / cm2, l'impedenza elettrica hè aumentata da 11388 Ω à 28079 Ω, è l'efficienza di resistenza à a currusione hè a più grande, 46,85%. Paragunatu à u rivestimentu ceramicu d'alumina pura, u rivestimentu cumpostu cù grafene è nanotubi di carbone hà una megliu resistenza à a currusione.

(2) Cù l'aumentu di u tempu d'immersione di l'elettrolitu, l'elettrolitu penetra in a superficia di a cumuna di u rivestimentu / substratu per pruduce una film d'ossidu metallicu, chì impedisce a penetrazione di l'elettrolitu in u substratu. L'impedenza elettrica prima diminuisce è dopu aumenta, è a resistenza à a corrosione di u rivestimentu ceramicu d'alumina pura hè scarsa. A struttura è a sinergia di i nanotubi di carbonu è di u grafene anu bluccatu a penetrazione discendente di l'elettrolitu. Quandu hè statu immersu per 19,5 ore, l'impedenza elettrica di u rivestimentu chì cuntene nanomateriali hè diminuita rispettivamente di 22,94%, 25,60% è 9,61%, è a resistenza à a corrosione di u rivestimentu era bona.

(3) A causa di e caratteristiche di i nanotubi di carbone, u rivestimentu aghjuntu cù solu nanotubi di carbone hà una struttura porosa distribuita uniformemente prima di a currusione. Dopu a currusione, i pori di a parte originale diventanu stretti è longhi, è i canali diventanu più prufondi. U rivestimentu chì cuntene grafene hà una struttura piatta prima di a currusione, a cumbinazione trà e particelle in u rivestimentu hè stretta, è e particelle aggregate sò strettamente avvolte da adesivo. Ancu s'è a superficia hè erosa da l'elettrolitu dopu a currusione, ci sò pochi canali di pori è a struttura hè sempre densa. A struttura di i nanotubi di carbone è di u grafene pò bluccà efficacemente a propagazione di e crepe è prutege a matrice.