1. Undirbúningur húðunar
Til að auðvelda síðari rafefnafræðilegu prófunina er valið 30 mm × 4 mm 304 ryðfrítt stál sem grunnur. Pússið og fjarlægið leifar af oxíðlagi og ryðblettum á yfirborði undirlagsins með sandpappír, setjið þá í bikarglas með asetóni, meðhöndlið blettina á yfirborði undirlagsins með bg-06c ómskoðunarhreinsiefni frá Bangjie rafeindabúnaðarfyrirtækinu í 20 mínútur, fjarlægið slitleifar á yfirborði málmundirlagsins með alkóhóli og eimuðu vatni og þurrkið þá með blásara. Síðan voru áloxíð (Al2O3), grafen og blendingar kolefnisnanórör (mwnt-coohsdbs) útbúin í hlutföllunum (100: 0: 0, 99,8: 0,2: 0, 99,8: 0: 0,2, 99,6: 0,2: 0,2) og sett í kúlukvörn (qm-3sp2 frá Nanjing NANDA mælitækjaverksmiðjunni) til kúlukvörnunar og blöndunar. Snúningshraði kúlumyllunnar var stilltur á 220 snúningar á mínútu og kúlumyllunni var snúið á
Eftir kúlufræsingu skal stilla snúningshraða kúlufræsingartanksins á 1/2 til skiptis eftir að kúlufræsingunni er lokið og stilla snúningshraða kúlufræsingartanksins á 1/2 til skiptis eftir að kúlufræsingunni er lokið. Kúlufræsaða keramikmassi og bindiefni eru blandað jafnt saman samkvæmt massahlutfallinu 1,0 ∶ 0,8. Að lokum var límkeramikhúðin fengin með herðingarferli.
2. Tæringarpróf
Í þessari rannsókn notar rafefnafræðilega tæringarprófun Shanghai Chenhua chi660e rafefnafræðilega vinnustöð og prófunin notar þriggja rafskauta prófunarkerfi. Platínu rafskautið er hjálparrafskautið, silfur silfurklóríð rafskautið er viðmiðunarrafskautið og húðaða sýnið er vinnurafskautið, með virkt útsetningarsvæði upp á 1 cm2. Tengdu viðmiðunarrafskautið, vinnurafskautið og hjálparrafskautið í rafgreiningarfrumunni við tækið, eins og sýnt er á mynd 1 og 2. Fyrir prófunina skal leggja sýnið í bleyti í rafvökva, sem er 3,5% NaCl lausn.
3. Tafelgreining á rafefnafræðilegri tæringu húðunar
Mynd 3 sýnir Tafel-kúrfu óhúðaðs undirlags og keramikhúðunar húðaðrar með mismunandi nanóaukefnum eftir rafefnafræðilega tæringu í 19 klst. Gögn um tæringarspennu, tæringarstraumþéttleika og rafviðnámspróf sem fengust úr rafefnafræðilegri tæringarprófun eru sýnd í töflu 1.
Senda inn
Þegar tæringarstraumþéttleikinn er minni og tæringarþolsnýtingin hærri, eru tæringarþolsáhrif húðunarinnar betri. Það má sjá á mynd 3 og töflu 1 að þegar tæringartíminn er 19 klst. er hámarkstæringarspenna berum málmgrindinni -0,680 V, og tæringarstraumþéttleikinn í grindinni er einnig sá mesti og nær 2,890 × 10⁻⁶ A/cm². Þegar húðað er með hreinni áloxíð keramikhúðun lækkaði tæringarstraumþéttleikinn í 78% og PE var 22,01%. Þetta sýnir að keramikhúðunin gegnir betra verndandi hlutverki og getur bætt tæringarþol húðunarinnar í hlutlausum rafvökva.
Þegar 0,2% mwnt-cooh-sdbs eða 0,2% grafeni var bætt við húðunina minnkaði tæringarstraumþéttleikinn, viðnámið jókst og tæringarþol húðunarinnar batnaði enn frekar, með PE upp á 38,48% og 40,10% í sömu röð. Þegar yfirborðið er húðað með 0,2% mwnt-cooh-sdbs og 0,2% grafenblönduðu áloxíðhúðun minnkar tæringarstraumurinn enn frekar úr 2,890 × 10⁻⁶ A/cm2 niður í 1,536 × 10⁻⁶ A/cm2, sem er hámarksviðnámsgildið, úr 11388 Ω í 28079 Ω, og PE húðunarinnar getur náð 46,85%. Þetta sýnir að tilbúin markafurð hefur góða tæringarþol og samverkandi áhrif kolefnisnanóröra og grafens geta á áhrifaríkan hátt bætt tæringarþol keramikhúðunar.
4. Áhrif bleytitíma á húðunarviðnám
Til að kanna frekar tæringarþol húðunarinnar, með hliðsjón af áhrifum dýfingartíma sýnisins í rafvökvanum á prófunina, eru breytingarkúrfur fyrir viðnám fjögurra húðanna við mismunandi dýfingartíma fengnar, eins og sýnt er á mynd 4.
Senda inn
Í upphafi niðurdýfingar (10 klst.) er erfitt að sökkva raflausninni í húðina vegna góðrar þéttleika og uppbyggingar húðarinnar. Á þessum tíma sýnir keramikhúðunin mikla mótstöðu. Eftir að hafa verið liggjandi í bleyti um tíma minnkar mótstaðan verulega, því með tímanum myndar raflausnin smám saman tæringarrás í gegnum svitaholur og sprungur í húðuninni og smýgur inn í grunnefnið, sem leiðir til verulegrar lækkunar á mótstöðu húðunarinnar.
Í öðru stigi, þegar tæringarafurðirnar aukast upp að ákveðnu magni, lokast dreifingin og bilið smám saman lokast. Á sama tíma, þegar raflausnin kemst inn í tengifleti tengilagsins/grunnefnisins, munu vatnssameindirnar hvarfast við Fe-þáttinn í grunnefninu við húðunar-/grunnefnismótin til að mynda þunna málmoxíðfilmu, sem hindrar gegndræpi raflausnarinnar inn í grunnefnið og eykur viðnámsgildið. Þegar ber málmgrunnefnið tærist rafefnafræðilega myndast megnið af grænu flokkunarefninu á botni raflausnarinnar. Raflausnin breytti ekki um lit við rafgreiningu húðaða sýnisins, sem getur sannað tilvist ofangreindra efnahvarfa.
Vegna stutts ídreypitíma og mikilla utanaðkomandi áhrifaþátta, til að fá frekar nákvæma breytingartengsl rafefnafræðilegra breytna, eru Tafel-kúrfurnar fyrir 19 klst. og 19,5 klst. greindar. Tæringarstraumþéttleiki og viðnám, sem fengust með zsimpwin greiningarhugbúnaði, eru sýnd í töflu 2. Þar má sjá að þegar lagt er í bleyti í 19 klst., samanborið við bert undirlag, er tæringarstraumþéttleiki hreinnar áloxíðs og áloxíðs samsettrar húðunar sem inniheldur nanóaukefni minni og viðnámsgildið hærra. Viðnámsgildi keramikhúðunar sem inniheldur kolefnisnanórör og húðunar sem inniheldur grafen er næstum því það sama, en húðunarbyggingin með kolefnisnanórörum og grafen samsettum efnum er verulega aukin. Þetta er vegna þess að samverkandi áhrif einvíddar kolefnisnanóröra og tvívíddar grafens bæta tæringarþol efnisins.
Með auknum ídýfingartíma (19,5 klst.) eykst viðnám berum undirlagi, sem bendir til þess að það sé í öðru stigi tæringar og málmoxíðfilma myndast á yfirborði undirlagsins. Á sama hátt eykst viðnám hreinnar áloxíðkeramikhúðunar einnig með auknum tíma, sem bendir til þess að á þessum tíma, þótt hægfara áhrif keramikhúðunarinnar séu til staðar, hefur raflausnin komist í gegnum tengifleti húðunar/grunnefnisins og myndað oxíðfilmu með efnahvörfum.
Í samanburði við álhúðun sem innihélt 0,2% mwnt-cooh-sdbs, álhúðun sem innihélt 0,2% grafen og álhúðun sem innihélt 0,2% mwnt-cooh-sdbs og 0,2% grafen, minnkaði húðunarþolið verulega með tímanum, um 22,94%, 25,60% og 9,61% í sömu röð, sem bendir til þess að raflausnin hafi ekki komist inn í samskeytin milli húðunarinnar og undirlagsins á þessum tíma. Þetta er vegna þess að uppbygging kolefnisnanóröranna og grafens hindrar niður á við komandi raflausn og verndar þannig fylliefnið. Samverkandi áhrif þessara tveggja eru enn frekar staðfest. Húðun sem inniheldur tvö nanóefni hefur betri tæringarþol.
Með Tafel-kúrfunni og breytingakúrfunni á rafmagnsviðnámsgildi hefur komið í ljós að áloxíðkeramikhúðun með grafeni, kolefnisnanórörum og blöndum þeirra getur bætt tæringarþol málmgrindarinnar og samverkandi áhrif þessara tveggja geta bætt tæringarþol límkeramikhúðunar enn frekar. Til að kanna frekar áhrif nanóaukefna á tæringarþol húðunarinnar var ör-yfirborðsformgerð húðunarinnar eftir tæringu skoðuð.
Senda inn
Mynd 5 (A1, A2, B1, B2) sýnir yfirborðsbyggingu á berum 304 ryðfríu stáli og húðaðri hreinni áloxíðkeramik við mismunandi stækkun eftir tæringu. Mynd 5 (A2) sýnir að yfirborðið verður hrjúft eftir tæringu. Fyrir bert undirlag myndast nokkrar stórar tæringarholur á yfirborðinu eftir að það hefur verið dýft í raflausn, sem bendir til þess að tæringarþol berum málmgrindarinnar sé lélegt og raflausnin eigi auðvelt með að komast inn í grindina. Fyrir hreina áloxíðkeramikhúðun, eins og sýnt er á mynd 5 (B2), þó að porous tæringargöng myndist eftir tæringu, þá hindrar tiltölulega þétt uppbygging og framúrskarandi tæringarþol hreinnar áloxíðkeramikhúðunar á áhrifaríkan hátt innrás raflausnar, sem skýrir ástæðuna fyrir áhrifaríkri bættri viðnámi áloxíðkeramikhúðunar.
Senda inn
Yfirborðsbygging mwnt-cooh-sdbs, húðunar sem inniheldur 0,2% grafen og húðunar sem inniheldur 0,2% mwnt-cooh-sdbs og 0,2% grafen. Það má sjá að tvær húðanir sem innihalda grafen á mynd 6 (B2 og C2) eru flatar, bindingin milli agnanna í húðuninni er þétt og agnirnar eru þétt vafin saman með lími. Þó að yfirborðið sé rofið af rafvökvanum myndast færri göng í porum. Eftir tæringu er yfirborð húðunarinnar þéttara og það eru fáar gallamyndanir. Fyrir mynd 6 (A1, A2), vegna eiginleika mwnt-cooh-sdbs, er húðunin fyrir tæringu jafndreifð porous uppbygging. Eftir tæringu verða porurnar í upprunalega hlutanum þröngar og langar og rásirnar verða dýpri. Í samanburði við mynd 6 (B2, C2) hefur uppbyggingin fleiri galla, sem er í samræmi við stærðardreifingu húðimpedansgildis sem fékkst úr rafefnafræðilegri tæringarprófun. Þetta sýnir að áloxíð keramikhúðun sem inniheldur grafen, sérstaklega blanda af grafeni og kolefnisnanórörum, hefur bestu tæringarþol. Þetta er vegna þess að uppbygging kolefnisnanóröranna og grafens getur á áhrifaríkan hátt hindrað sprungudreifingu og verndað fylkið.
5. Umræða og samantekt
Með tæringarþolprófun á kolefnisnanórörum og grafenaukefnum á áloxíðkeramikhúð og greiningu á yfirborðsörbyggingu húðunarinnar eru eftirfarandi niðurstöður dregnar:
(1) Þegar tæringartíminn var 19 klst. og 0,2% blendings kolefnisnanórör + 0,2% grafín blandað áloxíð keramikhúðun var bætt við, jókst tæringarstraumþéttleikinn úr 2,890 × 10⁻⁶ A/cm² niður í 1,536 × 10⁻⁶ A/cm², rafmagnsviðnámið jókst úr 11388 Ω í 28079 Ω og tæringarþolið er mest, 46,85%. Samanborið við hreina áloxíð keramikhúðun hefur samsett húðun með grafíni og kolefnisnanórörum betri tæringarþol.
(2) Með aukinni dýfingartíma raflausnarinnar smýgur raflausnin inn í samskeyti yfirborðs húðunarinnar/undirlagsins og myndar málmoxíðfilmu, sem hindrar ídrátt raflausnarinnar í undirlagið. Rafviðnámið minnkar fyrst og eykst síðan og tæringarþol hreinnar áloxíðkeramikhúðunar er lélegt. Uppbygging og samverkun kolefnisnanóröra og grafens hindraði niðurdrátt raflausnarinnar. Þegar húðunin sem innihélt nanóefni var látin liggja í bleyti í 19,5 klst. minnkaði rafviðnám húðunarinnar sem innihélt nanóefni um 22,94%, 25,60% og 9,61% í sömu röð og tæringarþol húðunarinnar var gott.
6. Áhrifakerfi tæringarþols húðunar
Með Tafel-kúrfunni og breytingakúrfunni á rafmagnsviðnámsgildi hefur komið í ljós að áloxíðkeramikhúðun með grafeni, kolefnisnanórörum og blöndum þeirra getur bætt tæringarþol málmgrindarinnar og samverkandi áhrif þessara tveggja geta bætt tæringarþol límkeramikhúðunar enn frekar. Til að kanna frekar áhrif nanóaukefna á tæringarþol húðunarinnar var ör-yfirborðsformgerð húðunarinnar eftir tæringu skoðuð.
Mynd 5 (A1, A2, B1, B2) sýnir yfirborðsbyggingu á berum 304 ryðfríu stáli og húðaðri hreinni áloxíðkeramik við mismunandi stækkun eftir tæringu. Mynd 5 (A2) sýnir að yfirborðið verður hrjúft eftir tæringu. Fyrir bert undirlag myndast nokkrar stórar tæringarholur á yfirborðinu eftir að það hefur verið dýft í raflausn, sem bendir til þess að tæringarþol berum málmgrindarinnar sé lélegt og raflausnin eigi auðvelt með að komast inn í grindina. Fyrir hreina áloxíðkeramikhúðun, eins og sýnt er á mynd 5 (B2), þó að porous tæringargöng myndist eftir tæringu, þá hindrar tiltölulega þétt uppbygging og framúrskarandi tæringarþol hreinnar áloxíðkeramikhúðunar á áhrifaríkan hátt innrás raflausnar, sem skýrir ástæðuna fyrir áhrifaríkri bættri viðnámi áloxíðkeramikhúðunar.
Yfirborðsbygging mwnt-cooh-sdbs, húðunar sem inniheldur 0,2% grafen og húðunar sem inniheldur 0,2% mwnt-cooh-sdbs og 0,2% grafen. Það má sjá að tvær húðanir sem innihalda grafen á mynd 6 (B2 og C2) eru flatar, bindingin milli agnanna í húðuninni er þétt og agnirnar eru þétt vafin saman með lími. Þó að yfirborðið sé rofið af rafvökvanum myndast færri göng í porum. Eftir tæringu er yfirborð húðunarinnar þéttara og það eru fáar gallamyndanir. Fyrir mynd 6 (A1, A2), vegna eiginleika mwnt-cooh-sdbs, er húðunin fyrir tæringu jafndreifð porous uppbygging. Eftir tæringu verða porurnar í upprunalega hlutanum þröngar og langar og rásirnar verða dýpri. Í samanburði við mynd 6 (B2, C2) hefur uppbyggingin fleiri galla, sem er í samræmi við stærðardreifingu húðimpedansgildis sem fékkst úr rafefnafræðilegri tæringarprófun. Þetta sýnir að áloxíð keramikhúðun sem inniheldur grafen, sérstaklega blanda af grafeni og kolefnisnanórörum, hefur bestu tæringarþol. Þetta er vegna þess að uppbygging kolefnisnanóröranna og grafens getur á áhrifaríkan hátt hindrað sprungudreifingu og verndað fylkið.
7. Umræða og samantekt
Með tæringarþolprófun á kolefnisnanórörum og grafenaukefnum á áloxíðkeramikhúð og greiningu á yfirborðsörbyggingu húðunarinnar eru eftirfarandi niðurstöður dregnar:
(1) Þegar tæringartíminn var 19 klst. og 0,2% blendings kolefnisnanórör + 0,2% grafín blandað áloxíð keramikhúðun var bætt við, jókst tæringarstraumþéttleikinn úr 2,890 × 10⁻⁶ A/cm² niður í 1,536 × 10⁻⁶ A/cm², rafmagnsviðnámið jókst úr 11388 Ω í 28079 Ω og tæringarþolið er mest, 46,85%. Samanborið við hreina áloxíð keramikhúðun hefur samsett húðun með grafíni og kolefnisnanórörum betri tæringarþol.
(2) Með aukinni dýfingartíma raflausnarinnar smýgur raflausnin inn í samskeyti yfirborðs húðunarinnar/undirlagsins og myndar málmoxíðfilmu, sem hindrar ídrátt raflausnarinnar í undirlagið. Rafviðnámið minnkar fyrst og eykst síðan og tæringarþol hreinnar áloxíðkeramikhúðunar er lélegt. Uppbygging og samverkun kolefnisnanóröra og grafens hindraði niðurdrátt raflausnarinnar. Þegar húðunin sem innihélt nanóefni var látin liggja í bleyti í 19,5 klst. minnkaði rafviðnám húðunarinnar sem innihélt nanóefni um 22,94%, 25,60% og 9,61% í sömu röð og tæringarþol húðunarinnar var gott.
(3) Vegna eiginleika kolefnisnanóröra hefur húðun sem bætt er við með kolefnisnanórörum einum sér jafnt dreifða porous uppbyggingu fyrir tæringu. Eftir tæringu verða svitaholur upprunalega hlutarins þröngar og langar og rásirnar dýpri. Húðunin sem inniheldur grafen hefur flata uppbyggingu fyrir tæringu, samsetning agna í húðuninni er þétt og agnirnar eru þétt vafðar með lími. Þó að yfirborðið sé rofið af rafvökva eftir tæringu, eru fáar svitaholur og uppbyggingin er samt þétt. Uppbygging kolefnisnanóröra og grafens getur á áhrifaríkan hátt hindrað sprungumyndun og verndað grunnefnið.
Birtingartími: 9. mars 2022