1. Preparado de tegaĵo
Por faciligi la postan elektrokemian teston, oni elektis 30mm × 4mm rustorezistan ŝtalon 304 kiel bazon. Poluri kaj forigi la restantan oksidan tavolon kaj rustajn makulojn sur la surfaco de la substrato per sablopapero, meti ilin en bekeron enhavantan acetonon, trakti la makulojn sur la surfaco de la substrato per bg-06c ultrasona purigilo de la elektronika kompanio Bangjie dum 20 minutoj, forigi la eluziĝajn restaĵojn sur la surfaco de la metala substrato per alkoholo kaj distilita akvo, kaj sekigi ilin per blovilo. Poste, alumino-tero (Al2O3), grafeno kaj hibrida karbonnanotubo (mwnt-coohsdbs) estis preparitaj en proporcio (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2), kaj meti en pilmuelilon (qm-3sp2 de la Nankinga NANDA instrumentfabriko) por pilmuelado kaj miksado. La rotacia rapido de la pilmuelilo estis agordita je 220 R/min, kaj la pilmuelilo estis turnita al
Post la pilmuelado, la rotacia rapido de la pilmuelada tanko alterne agordu je 1/2 post la fino de la pilmuelado, kaj la rotacia rapido de la pilmuelada tanko alterne agordu je 1/2 post la fino de la pilmuelado. La pilmuelita ceramika agregaĵo kaj ligilo estas miksitaj egale laŭ la masa frakcio de 1.0 ∶ 0.8. Fine, la alteniĝa ceramika tegaĵo estas akirita per la hardado-procezo.
2. Korodo-testo
En ĉi tiu studo, la elektrokemia korodotesto uzas la Ŝanhajan Chenhua chi660e elektrokemian laborstacion, kaj la testo uzas tri-elektrodan testsistemon. La platena elektrodo estas la helpa elektrodo, la arĝenta arĝenta klorida elektrodo estas la referenca elektrodo, kaj la kovrita specimeno estas la labora elektrodo, kun efika eksponareo de 1 cm². Konekti la referencan elektrodon, laboran elektrodon kaj helpan elektrodon en la elektroliza ĉelo kun la instrumento, kiel montrite en Figuroj 1 kaj 2. Antaŭ la testo, trempigu la specimenon en la elektrolito, kiu estas 3,5%-a NaCl-solvaĵo.
3. Tafel-analizo de elektrokemia korodo de tegaĵoj
Figuro 3 montras la Tafel-kurbon de nekovrita substrato kaj ceramika tegaĵo kovrita per diversaj nano-aldonaĵoj post elektrokemia korodo dum 19 horoj. La korodaj tensio, koroda kurentdenseco kaj elektraj impedancaj testdatumoj akiritaj de elektrokemia korodotesto estas montritaj en Tabelo 1.
Sendu
Kiam la koroda kurentdenseco estas pli malgranda kaj la korodrezista efikeco estas pli alta, la korodrezista efiko de la tegaĵo estas pli bona. Oni povas vidi el Figuro 3 kaj Tabelo 1, ke kiam la korodtempo estas 19 horoj, la maksimuma korodtensio de nuda metala matrico estas -0,680 V, kaj la korodkurentdenseco de la matrico ankaŭ estas la plej granda, atingante 2,890 × 10⁻⁶ A/cm². Kiam kovrita per pura alumina ceramika tegaĵo, la korodkurentdenseco malpliiĝis al 78% kaj PE estis 22,01%. Ĉi tio montras, ke la ceramika tegaĵo ludas pli bonan protektan rolon kaj povas plibonigi la korodreziston de la tegaĵo en neŭtrala elektrolito.
Kiam 0,2% mwnt-cooh-sdbs aŭ 0,2% grafeno estis aldonita al la tegaĵo, la denseco de koroda kurento malpliiĝis, la rezisto pliiĝis, kaj la korodrezisto de la tegaĵo plue pliboniĝis, kun PE de 38,48% kaj 40,10% respektive. Kiam la surfaco estas kovrita per 0,2% mwnt-cooh-sdbs kaj 0,2% grafeno-miksita alumino-tegaĵo, la korodfluo plue reduktiĝas de 2,890 × 10⁻⁶ A/cm² ĝis 1,536 × 10⁻⁶ A/cm², la maksimuma rezistancvaloro pliiĝis de 11388 Ω ĝis 28079 Ω, kaj la PE de la tegaĵo povas atingi 46,85%. Ĉi tio montras, ke la preparita cela produkto havas bonan korodreziston, kaj la sinergia efiko de karbonaj nanotuboj kaj grafeno povas efike plibonigi la korodreziston de la ceramika tegaĵo.
4. Efiko de trempadotempo sur tegaĵimpedanco
Por plue esplori la korodreziston de la tegaĵo, konsiderante la influon de la mergtempo de la specimeno en la elektrolito sur la teston, oni akiras la ŝanĝkurbojn de la rezisto de la kvar tegaĵoj ĉe malsamaj mergtempoj, kiel montrite en Figuro 4.
Sendu
En la komenca stadio de mergado (10 horoj), pro la bona denseco kaj strukturo de la tegaĵo, la elektrolito malfacile mergiĝas en la tegaĵon. Tiam, la ceramika tegaĵo montras altan reziston. Post iom da trempado, la rezisto signife malpliiĝas, ĉar kun la paso de la tempo, la elektrolito iom post iom formas korodan kanalon tra la poroj kaj fendetoj en la tegaĵo kaj penetras en la matricon, rezultante en signifa malpliiĝo de la rezisto de la tegaĵo.
En la dua etapo, kiam la korodaj produktoj pliiĝas ĝis certa kvanto, la difuzo estas blokita kaj la interspaco iom post iom blokiĝas. Samtempe, kiam la elektrolito penetras en la ligan interfacon de la liga malsupra tavolo/matrico, la akvomolekuloj reagos kun la Fe-elemento en la matrico ĉe la tegaĵo/matrica kuniĝo por produkti maldikan metaloksidan filmon, kiu malhelpas la penetron de la elektrolito en la matricon kaj pliigas la rezistancan valoron. Kiam la nuda metala matrico estas elektrokemie korodita, plejparto de la verda flokula precipitaĵo estas produktita ĉe la fundo de la elektrolito. La elektroliza solvaĵo ne ŝanĝis koloron dum elektrolizo de la tegita specimeno, kio povas pruvi la ekziston de la supre menciita kemia reakcio.
Pro la mallonga trempadotempo kaj grandaj eksteraj influfaktoroj, por plue akiri la precizan ŝanĝrilaton de elektrokemiaj parametroj, la Tafel-kurboj de 19 horoj kaj 19,5 horoj estas analizitaj. La koroda kurentdenseco kaj rezisto akiritaj per la analiza programaro zsimpwin estas montritaj en Tabelo 2. Oni povas trovi, ke kiam trempita dum 19 horoj, kompare kun la nuda substrato, la koroda kurentdenseco de pura alumino-tero kaj alumino-tera kompozita tegaĵo enhavanta nanoaldonaĵojn estas pli malgranda kaj la rezistancvaloro estas pli granda. La rezistancvaloro de ceramika tegaĵo enhavanta karbonajn nanotubojn kaj tegaĵo enhavanta grafenon estas preskaŭ la sama, dum la tegaĵstrukturo kun karbonaj nanotuboj kaj grafenaj kompozitaj materialoj estas signife plibonigita. Ĉi tio estas ĉar la sinergia efiko de unu-dimensiaj karbonaj nanotuboj kaj du-dimensia grafeno plibonigas la korodreziston de la materialo.
Kun la pliiĝo de la merĝtempo (19.5 horoj), la rezisto de nuda substrato pliiĝas, indikante ke ĝi estas en la dua stadio de korodo kaj metaloksida filmo produktiĝas sur la surfaco de la substrato. Simile, kun la pliiĝo de la tempo, la rezisto de pura alumina ceramika tegaĵo ankaŭ pliiĝas, indikante ke en ĉi tiu tempo, kvankam ekzistas la malrapidiga efiko de la ceramika tegaĵo, la elektrolito penetris la ligan interfacon inter la tegaĵo kaj la matrico, kaj produktis oksidan filmon per kemia reakcio.
Kompare kun la alumino-tegaĵo enhavanta 0.2% mwnt-cooh-sdbs, la alumino-tegaĵo enhavanta 0.2% grafenon kaj la alumino-tegaĵo enhavanta 0.2% mwnt-cooh-sdbs kaj 0.2% grafenon, la tegaĵrezisto signife malpliiĝis kun la pliiĝo de la tempo, malpliiĝante je 22.94%, 25.60% kaj 9.61% respektive, indikante, ke la elektrolito ne penetris en la junton inter la tegaĵo kaj la substrato tiutempe. Ĉi tio estas ĉar la strukturo de karbonaj nanotuboj kaj grafeno blokas la malsupreniran penetron de elektrolito, tiel protektante la matricon. La sinergia efiko de la du estas plue kontrolita. La tegaĵo enhavanta du nanomaterialojn havas pli bonan korodreziston.
Per la Tafel-kurbo kaj la ŝanĝkurbo de la elektra impedanca valoro, oni trovis, ke la alumino-tera ceramika tegaĵo kun grafeno, karbonaj nanotuboj kaj ilia miksaĵo povas plibonigi la korodreziston de metala matrico, kaj la sinergia efiko de la du povas plue plibonigi la korodreziston de glua ceramika tegaĵo. Por plue esplori la efikon de nanoaldonaĵoj sur la korodreziston de la tegaĵo, oni observis la mikrosurfacan morfologion de la tegaĵo post korodo.
Sendu
Figuro 5 (A1, A2, B1, B2) montras la surfacan morfologion de eksponita 304 rustorezista ŝtalo kaj tegitaj puraj alumino-teraj ceramikaĵoj je malsamaj pligrandigoj post korodo. Figuro 5 (A2) montras, ke la surfaco post korodo fariĝas malglata. Ĉe la nuda substrato, pluraj grandaj korodaj kavetoj aperas sur la surfaco post mergado en elektrolito, indikante, ke la korodrezisto de la nuda metala matrico estas malbona kaj la elektrolito facile penetras en la matricon. Ĉe pura alumino-teraj ceramikaĵoj, kiel montrite en Figuro 5 (B2), kvankam poraj korodaj kanaloj generiĝas post korodo, la relative densa strukturo kaj bonega korodrezisto de pura alumino-teraj ceramikaĵoj efike blokas la invadon de elektrolito, kio klarigas la kialon de la efika plibonigo de la impedanco de alumino-teraj ceramikaĵoj.
Sendu
Surfaca morfologio de mwnt-cooh-sdbs, tegaĵoj enhavantaj 0.2% grafenon kaj tegaĵoj enhavantaj 0.2% mwnt-cooh-sdbs kaj 0.2% grafenon. Videblas, ke la du tegaĵoj enhavantaj grafenon en Figuro 6 (B2 kaj C2) havas platan strukturon, la ligado inter la partikloj en la tegaĵo estas forta, kaj la agregaĵaj partikloj estas streĉe envolvitaj per gluaĵo. Kvankam la surfaco estas eroziita de elektrolito, malpli da poraj kanaloj formiĝas. Post korodo, la tegaĵa surfaco estas densa kaj estas malmultaj difektaj strukturoj. Por Figuro 6 (A1, A2), pro la karakterizaĵoj de mwnt-cooh-sdbs, la tegaĵo antaŭ korodo estas unuforme distribuita pora strukturo. Post korodo, la poroj de la originala parto fariĝas mallarĝaj kaj longaj, kaj la kanalo fariĝas pli profunda. Kompare kun Figuro 6 (B2, C2), la strukturo havas pli da difektoj, kio kongruas kun la grandecdistribuo de la tegaĵa impedanca valoro akirita de elektrokemia korodotesto. Ĝi montras, ke la alumina ceramika tegaĵo enhavanta grafenon, precipe la miksaĵo de grafeno kaj karbonnanotubo, havas la plej bonan korodreziston. Ĉi tio estas ĉar la strukturo de karbonnanotubo kaj grafeno povas efike bloki la fenddisfuzon kaj protekti la matricon.
5. Diskuto kaj resumo
Per la korodrezista testo de karbonaj nanotuboj kaj grafenaj aldonaĵoj sur alumina ceramika tegaĵo kaj la analizo de la surfaca mikrostrukturo de la tegaĵo, la jenaj konkludoj estas desegnitaj:
(1) Kiam la korodtempo estis 19 horoj, aldonante 0,2% hibridan karbonan nanotubon + 0,2% grafeno-miksmaterialan alumino-termikan tegaĵon, la koroda kurentdenseco pliiĝis de 2,890 × 10⁻⁶ A/cm² ĝis 1,536 × 10⁻⁶ A/cm², la elektra impedanco pliiĝis de 11388 Ω ĝis 28079 Ω, kaj la korodrezista efikeco estas la plej granda, 46,85%. Kompare kun pura alumino-termika tegaĵo, la kompozita tegaĵo kun grafeno kaj karbonaj nanotuboj havas pli bonan korodreziston.
(2) Kun la pliiĝo de la merĝtempo de la elektrolito, la elektrolito penetras en la kunigan surfacon de la tegaĵo/substrato por produkti metaloksidan filmon, kiu malhelpas la penetron de la elektrolito en la substraton. La elektra impedanco unue malpliiĝas kaj poste pliiĝas, kaj la korodrezisto de la pura alumina ceramika tegaĵo estas malbona. La strukturo kaj sinergio de karbonaj nanotuboj kaj grafeno blokis la malsupreniran penetron de la elektrolito. Kiam trempita dum 19.5 horoj, la elektra impedanco de la tegaĵo enhavanta nanomaterialojn malpliiĝis je 22.94%, 25.60% kaj 9.61% respektive, kaj la korodrezisto de la tegaĵo estis bona.
6. Influa mekanismo de tegaĵa korodrezisto
Per la Tafel-kurbo kaj la ŝanĝkurbo de la elektra impedanca valoro, oni trovis, ke la alumino-tera ceramika tegaĵo kun grafeno, karbonaj nanotuboj kaj ilia miksaĵo povas plibonigi la korodreziston de metala matrico, kaj la sinergia efiko de la du povas plue plibonigi la korodreziston de glua ceramika tegaĵo. Por plue esplori la efikon de nanoaldonaĵoj sur la korodreziston de la tegaĵo, oni observis la mikrosurfacan morfologion de la tegaĵo post korodo.
Figuro 5 (A1, A2, B1, B2) montras la surfacan morfologion de eksponita 304 rustorezista ŝtalo kaj tegitaj puraj alumino-teraj ceramikaĵoj je malsamaj pligrandigoj post korodo. Figuro 5 (A2) montras, ke la surfaco post korodo fariĝas malglata. Ĉe la nuda substrato, pluraj grandaj korodaj kavetoj aperas sur la surfaco post mergado en elektrolito, indikante, ke la korodrezisto de la nuda metala matrico estas malbona kaj la elektrolito facile penetras en la matricon. Ĉe pura alumino-teraj ceramikaĵoj, kiel montrite en Figuro 5 (B2), kvankam poraj korodaj kanaloj generiĝas post korodo, la relative densa strukturo kaj bonega korodrezisto de pura alumino-teraj ceramikaĵoj efike blokas la invadon de elektrolito, kio klarigas la kialon de la efika plibonigo de la impedanco de alumino-teraj ceramikaĵoj.
Surfaca morfologio de mwnt-cooh-sdbs, tegaĵoj enhavantaj 0.2% grafenon kaj tegaĵoj enhavantaj 0.2% mwnt-cooh-sdbs kaj 0.2% grafenon. Videblas, ke la du tegaĵoj enhavantaj grafenon en Figuro 6 (B2 kaj C2) havas platan strukturon, la ligado inter la partikloj en la tegaĵo estas forta, kaj la agregaĵaj partikloj estas streĉe envolvitaj per gluaĵo. Kvankam la surfaco estas eroziita de elektrolito, malpli da poraj kanaloj formiĝas. Post korodo, la tegaĵa surfaco estas densa kaj estas malmultaj difektaj strukturoj. Por Figuro 6 (A1, A2), pro la karakterizaĵoj de mwnt-cooh-sdbs, la tegaĵo antaŭ korodo estas unuforme distribuita pora strukturo. Post korodo, la poroj de la originala parto fariĝas mallarĝaj kaj longaj, kaj la kanalo fariĝas pli profunda. Kompare kun Figuro 6 (B2, C2), la strukturo havas pli da difektoj, kio kongruas kun la grandecdistribuo de la tegaĵa impedanca valoro akirita de elektrokemia korodotesto. Ĝi montras, ke la alumina ceramika tegaĵo enhavanta grafenon, precipe la miksaĵo de grafeno kaj karbonnanotubo, havas la plej bonan korodreziston. Ĉi tio estas ĉar la strukturo de karbonnanotubo kaj grafeno povas efike bloki la fenddisfuzon kaj protekti la matricon.
7. Diskuto kaj resumo
Per la korodrezista testo de karbonaj nanotuboj kaj grafenaj aldonaĵoj sur alumina ceramika tegaĵo kaj la analizo de la surfaca mikrostrukturo de la tegaĵo, la jenaj konkludoj estas desegnitaj:
(1) Kiam la korodtempo estis 19 horoj, aldonante 0,2% hibridan karbonan nanotubon + 0,2% grafeno-miksmaterialan alumino-termikan tegaĵon, la koroda kurentdenseco pliiĝis de 2,890 × 10⁻⁶ A/cm² ĝis 1,536 × 10⁻⁶ A/cm², la elektra impedanco pliiĝis de 11388 Ω ĝis 28079 Ω, kaj la korodrezista efikeco estas la plej granda, 46,85%. Kompare kun pura alumino-termika tegaĵo, la kompozita tegaĵo kun grafeno kaj karbonaj nanotuboj havas pli bonan korodreziston.
(2) Kun la pliiĝo de la merĝtempo de la elektrolito, la elektrolito penetras en la kunigan surfacon de la tegaĵo/substrato por produkti metaloksidan filmon, kiu malhelpas la penetron de la elektrolito en la substraton. La elektra impedanco unue malpliiĝas kaj poste pliiĝas, kaj la korodrezisto de la pura alumina ceramika tegaĵo estas malbona. La strukturo kaj sinergio de karbonaj nanotuboj kaj grafeno blokis la malsupreniran penetron de la elektrolito. Kiam trempita dum 19.5 horoj, la elektra impedanco de la tegaĵo enhavanta nanomaterialojn malpliiĝis je 22.94%, 25.60% kaj 9.61% respektive, kaj la korodrezisto de la tegaĵo estis bona.
(3) Pro la karakterizaĵoj de karbonaj nanotuboj, la tegaĵo aldonita per karbonaj nanotuboj sole havas unuforme distribuitan poran strukturon antaŭ korodo. Post korodo, la poroj de la originala parto fariĝas mallarĝaj kaj longaj, kaj la kanaloj fariĝas pli profundaj. La tegaĵo enhavanta grafenon havas platan strukturon antaŭ korodo, la kombinaĵo inter la partikloj en la tegaĵo estas proksima, kaj la agregaĵaj partikloj estas dense ĉirkaŭvolvitaj per gluaĵo. Kvankam la surfaco estas eroziita de elektrolito post korodo, estas malmultaj poraj kanaloj kaj la strukturo estas ankoraŭ densa. La strukturo de karbonaj nanotuboj kaj grafeno povas efike bloki la disvastiĝon de fendoj kaj protekti la matricon.
Afiŝtempo: Mar-09-2022