1. Persiapan lapisan
Kanggo nggampangake tes elektrokimia mengko, baja tahan karat 304 ukuran 30mm dipilih minangka dhasar. Poles lan copot lapisan oksida sing isih ana lan bintik-bintik karat ing permukaan substrat nganggo amplas, lebokake ing gelas kimia sing isine aseton, oles noda ing permukaan substrat nganggo pembersih ultrasonik bg-06c saka perusahaan elektronik Bangjie sajrone 20 menit, copot rereged sing ana ing permukaan substrat logam nganggo alkohol lan banyu suling, lan garingake nganggo blower. Banjur, alumina (Al2O3), graphene lan nanotube karbon hibrida (mwnt-coohsdbs) disiapake kanthi proporsi (100: 0: 0, 99,8: 0,2: 0, 99,8: 0: 0,2, 99,6: 0,2: 0,2), lan dilebokake ing ball mill (qm-3sp2 saka pabrik instrumen Nanjing NANDA) kanggo panggilingan lan pencampuran bal. Kacepetan puteran ball mill disetel dadi 220 R/menit, lan ball mill diputer menyang
Sawisé ball milling, setel kecepatan rotasi tangki ball milling dadi 1/2 kanthi gentian sawisé ball milling rampung, lan setel kecepatan rotasi tangki ball milling dadi 1/2 kanthi gentian sawisé ball milling rampung. Agregat keramik lan bahan pengikat sing wis digiling dicampur rata miturut fraksi massa 1,0 ∶ 0,8. Pungkasan, lapisan keramik adhesif dipikolehi kanthi proses curing.
2. Tes korosi
Ing panliten iki, uji korosi elektrokimia nggunakake stasiun kerja elektrokimia Shanghai Chenhua chi660e, lan uji kasebut nggunakake sistem uji telung elektroda. Elektroda platinum minangka elektroda bantu, elektroda perak klorida minangka elektroda referensi, lan sampel sing dilapisi minangka elektroda kerja, kanthi area paparan efektif 1cm2. Sambungake elektroda referensi, elektroda kerja, lan elektroda bantu ing sel elektrolitik karo instrumen, kaya sing dituduhake ing Gambar 1 lan 2. Sadurunge uji, rendhem sampel ing elektrolit, yaiku larutan NaCl 3,5%.
3. Analisis tabel korosi elektrokimia lapisan
Gambar 3 nuduhake kurva Tafel saka substrat sing ora dilapisi lan lapisan keramik sing dilapisi karo aditif nano sing beda sawise korosi elektrokimia sajrone 19 jam. Data uji tegangan korosi, kerapatan arus korosi, lan impedansi listrik sing dipikolehi saka uji korosi elektrokimia dituduhake ing Tabel 1.
Kirim
Nalika kerapatan arus korosi luwih cilik lan efisiensi tahan korosi luwih dhuwur, efek tahan korosi saka lapisan kasebut luwih apik. Bisa dideleng saka Gambar 3 lan tabel 1 yen nalika wektu korosi 19 jam, tegangan korosi maksimum matriks logam kosong yaiku -0,680 V, lan kerapatan arus korosi matriks uga paling gedhe, tekan 2,890 × 10-6 A/cm2. Nalika dilapisi nganggo lapisan keramik alumina murni, kerapatan arus korosi mudhun dadi 78% lan PE yaiku 22,01%. Iki nuduhake yen lapisan keramik nduweni peran protèktif sing luwih apik lan bisa ningkatake ketahanan korosi lapisan ing elektrolit netral.
Nalika 0,2% mwnt-cooh-sdbs utawa 0,2% graphene ditambahake ing lapisan kasebut, kapadhetan arus korosi mudhun, resistensi mundhak, lan resistensi korosi lapisan kasebut luwih apik, kanthi PE 38,48% lan 40,10%. Nalika permukaan dilapisi nganggo 0,2% mwnt-cooh-sdbs lan 0,2% lapisan alumina campuran graphene, arus korosi luwih mudhun saka 2,890 × 10-6 A / cm2 mudhun dadi 1,536 × 10-6 A / cm2, nilai resistensi maksimum, mundhak saka 11388 Ω dadi 28079 Ω, lan PE lapisan kasebut bisa tekan 46,85%. Iki nuduhake yen produk target sing disiapake duwe resistensi korosi sing apik, lan efek sinergis saka tabung nano karbon lan graphene bisa kanthi efektif nambah resistensi korosi lapisan keramik.
4. Pengaruh wektu perendaman marang impedansi lapisan
Kanggo njelajah luwih lanjut ketahanan korosi lapisan kasebut, kanthi nimbang pengaruh wektu perendaman sampel ing elektrolit marang tes kasebut, kurva owah-owahan resistensi saka papat lapisan ing wektu perendaman sing beda-beda dipikolehi, kaya sing dituduhake ing Gambar 4.
Kirim
Ing tahap awal perendaman (10 jam), amarga kapadhetan lan struktur lapisan sing apik, elektrolit angel dicelupake menyang lapisan kasebut. Ing wektu iki, lapisan keramik nuduhake resistensi sing dhuwur. Sawise direndhem sajrone sawetara wektu, resistensi mudhun kanthi signifikan, amarga kanthi wektu sing suwe, elektrolit mboko sithik mbentuk saluran korosi liwat pori-pori lan retakan ing lapisan kasebut lan nembus menyang matriks, sing nyebabake penurunan resistensi lapisan sing signifikan.
Ing tahap kapindho, nalika produk korosi mundhak nganti jumlah tartamtu, difusi diblokir lan celah kasebut mboko sithik diblokir. Ing wektu sing padha, nalika elektrolit nembus antarmuka ikatan lapisan ngisor/matriks ikatan, molekul banyu bakal reaksi karo unsur Fe ing matriks ing sambungan lapisan/matriks kanggo ngasilake film oksida logam tipis, sing ngalangi penetrasi elektrolit menyang matriks lan nambah nilai resistensi. Nalika matriks logam kosong dikorosi sacara elektrokimia, sebagian besar presipitasi flokulen ijo diasilake ing sisih ngisor elektrolit. Larutan elektrolitik ora owah warna nalika ngelektrolisis sampel sing dilapisi, sing bisa mbuktekake anane reaksi kimia ing ndhuwur.
Amarga wektu rendhem sing cendhak lan faktor pengaruh eksternal sing gedhe, kanggo entuk hubungan owah-owahan parameter elektrokimia sing luwih akurat, kurva Tafel 19 jam lan 19,5 jam dianalisis. Kapadhetan arus korosi lan resistensi sing dipikolehi dening piranti lunak analisis zsimpwin dituduhake ing Tabel 2. Bisa ditemokake yen nalika direndhem sajrone 19 jam, dibandhingake karo substrat kosong, kapadhetan arus korosi alumina murni lan lapisan komposit alumina sing ngemot bahan nano aditif luwih cilik lan nilai resistensi luwih gedhe. Nilai resistensi lapisan keramik sing ngemot tabung nano karbon lan lapisan sing ngemot graphene meh padha, dene struktur lapisan karo tabung nano karbon lan bahan komposit graphene saya tambah akeh, Iki amarga efek sinergis saka tabung nano karbon siji dimensi lan graphene rong dimensi nambah resistensi korosi bahan kasebut.
Kanthi tambahing wektu perendaman (19,5 jam), resistensi substrat kosong mundhak, nuduhake yen wis ana ing tahap kapindho korosi lan film oksida logam diasilake ing permukaan substrat. Semono uga, kanthi tambahing wektu, resistensi lapisan keramik alumina murni uga mundhak, nuduhake yen ing wektu iki, sanajan ana efek alon saka lapisan keramik, elektrolit wis nembus antarmuka ikatan lapisan/matriks, lan ngasilake film oksida liwat reaksi kimia.
Dibandhingake karo lapisan alumina sing ngandhut 0,2% mwnt-cooh-sdbs, lapisan alumina sing ngandhut 0,2% graphene lan lapisan alumina sing ngandhut 0,2% mwnt-cooh-sdbs lan 0,2% graphene, resistensi lapisan mudhun sacara signifikan kanthi tambahing wektu, mudhun 22,94%, 25,60% lan 9,61%, nuduhake yen elektrolit ora nembus menyang sambungan antarane lapisan lan substrat ing wektu iki. Iki amarga struktur tabung nano karbon lan graphene ngalangi penetrasi elektrolit mudhun, saengga nglindhungi matriks. Efek sinergis saka loro kasebut luwih diverifikasi. Lapisan sing ngandhut rong bahan nano nduweni ketahanan korosi sing luwih apik.
Liwat kurva Tafel lan kurva owah-owahan nilai impedansi listrik, ditemokake yen lapisan keramik alumina nganggo graphene, tabung nano karbon lan campurane bisa ningkatake ketahanan korosi matriks logam, lan efek sinergis saka loro-lorone bisa ningkatake ketahanan korosi lapisan keramik perekat. Kanggo njelajah luwih lanjut efek aditif nano marang ketahanan korosi lapisan, morfologi permukaan mikro lapisan sawise korosi diamati.
Kirim
Gambar 5 (A1, A2, B1, B2) nuduhake morfologi permukaan baja tahan karat 304 sing kapapar lan keramik alumina murni sing dilapisi kanthi pembesaran sing beda-beda sawise korosi. Gambar 5 (A2) nuduhake yen permukaan sawise korosi dadi kasar. Kanggo substrat sing kosong, sawetara bolongan korosi gedhe katon ing permukaan sawise direndhem ing elektrolit, nuduhake yen tahan korosi matriks logam kosong kurang apik lan elektrolit gampang nembus menyang matriks. Kanggo lapisan keramik alumina murni, kaya sing dituduhake ing Gambar 5 (B2), sanajan saluran korosi berpori diasilake sawise korosi, struktur sing relatif padhet lan tahan korosi sing apik banget saka lapisan keramik alumina murni kanthi efektif mblokir invasi elektrolit, sing nerangake alesan kanggo peningkatan impedansi lapisan keramik alumina sing efektif.
Kirim
Morfologi lumahing mwnt-cooh-sdbs, lapisan sing ngandhut 0,2% graphene lan lapisan sing ngandhut 0,2% mwnt-cooh-sdbs lan 0,2% graphene. Bisa dideleng manawa rong lapisan sing ngandhut graphene ing Gambar 6 (B2 lan C2) nduweni struktur sing rata, ikatan antarane partikel ing lapisan kasebut rapet, lan partikel agregat dibungkus rapet dening perekat. Sanajan lumahing dikikis dening elektrolit, saluran pori sing luwih sithik kawangun. Sawise korosi, lumahing lapisan kasebut padhet lan ana sawetara struktur cacat. Kanggo Gambar 6 (A1, A2), amarga karakteristik mwnt-cooh-sdbs, lapisan sadurunge korosi minangka struktur keropos sing disebarake kanthi seragam. Sawise korosi, pori-pori bagean asli dadi sempit lan dawa, lan saluran dadi luwih jero. Dibandhingake karo Gambar 6 (B2, C2), struktur kasebut nduweni luwih akeh cacat, sing konsisten karo distribusi ukuran nilai impedansi lapisan sing dipikolehi saka tes korosi elektrokimia. Iki nuduhake yen lapisan keramik alumina sing ngemot graphene, utamane campuran graphene lan nanotube karbon, nduweni ketahanan korosi sing paling apik. Iki amarga struktur nanotube karbon lan graphene bisa kanthi efektif mblokir difusi retakan lan nglindhungi matriks.
5. Diskusi lan ringkesan
Liwat uji ketahanan korosi tabung nano karbon lan aditif graphene ing lapisan keramik alumina lan analisis mikrostruktur permukaan lapisan kasebut, kesimpulan ing ngisor iki dijupuk:
(1) Nalika wektu korosi 19 jam, nambahake nanotube karbon hibrida 0,2% + lapisan keramik alumina campuran bahan graphene 0,2%, kerapatan arus korosi mundhak saka 2,890 × 10-6 A/cm2 mudhun dadi 1,536 × 10-6 A/cm2, impedansi listrik mundhak saka 11388 Ω dadi 28079 Ω, lan efisiensi tahan korosi paling gedhe, 46,85%. Dibandhingake karo lapisan keramik alumina murni, lapisan komposit nganggo graphene lan nanotube karbon nduweni ketahanan korosi sing luwih apik.
(2) Kanthi tambahing wektu perendaman elektrolit, elektrolit nembus menyang permukaan sambungan lapisan/substrat kanggo ngasilake film oksida logam, sing ngalangi penetrasi elektrolit menyang substrat. Impedansi listrik pisanan mudhun banjur mundhak, lan tahan korosi lapisan keramik alumina murni kurang. Struktur lan sinergi tabung nano karbon lan graphene ngalangi penetrasi elektrolit mudhun. Nalika direndhem sajrone 19,5 jam, impedansi listrik lapisan sing ngemot bahan nano mudhun masing-masing 22,94%, 25,60% lan 9,61%, lan tahan korosi lapisan kasebut apik.
6. Mekanisme pengaruh ketahanan korosi lapisan
Liwat kurva Tafel lan kurva owah-owahan nilai impedansi listrik, ditemokake yen lapisan keramik alumina nganggo graphene, tabung nano karbon lan campurane bisa ningkatake ketahanan korosi matriks logam, lan efek sinergis saka loro-lorone bisa ningkatake ketahanan korosi lapisan keramik perekat. Kanggo njelajah luwih lanjut efek aditif nano marang ketahanan korosi lapisan, morfologi permukaan mikro lapisan sawise korosi diamati.
Gambar 5 (A1, A2, B1, B2) nuduhake morfologi permukaan baja tahan karat 304 sing kapapar lan keramik alumina murni sing dilapisi kanthi pembesaran sing beda-beda sawise korosi. Gambar 5 (A2) nuduhake yen permukaan sawise korosi dadi kasar. Kanggo substrat sing kosong, sawetara bolongan korosi gedhe katon ing permukaan sawise direndhem ing elektrolit, nuduhake yen tahan korosi matriks logam kosong kurang apik lan elektrolit gampang nembus menyang matriks. Kanggo lapisan keramik alumina murni, kaya sing dituduhake ing Gambar 5 (B2), sanajan saluran korosi berpori diasilake sawise korosi, struktur sing relatif padhet lan tahan korosi sing apik banget saka lapisan keramik alumina murni kanthi efektif mblokir invasi elektrolit, sing nerangake alesan kanggo peningkatan impedansi lapisan keramik alumina sing efektif.
Morfologi lumahing mwnt-cooh-sdbs, lapisan sing ngandhut 0,2% graphene lan lapisan sing ngandhut 0,2% mwnt-cooh-sdbs lan 0,2% graphene. Bisa dideleng manawa rong lapisan sing ngandhut graphene ing Gambar 6 (B2 lan C2) nduweni struktur sing rata, ikatan antarane partikel ing lapisan kasebut rapet, lan partikel agregat dibungkus rapet dening perekat. Sanajan lumahing dikikis dening elektrolit, saluran pori sing luwih sithik kawangun. Sawise korosi, lumahing lapisan kasebut padhet lan ana sawetara struktur cacat. Kanggo Gambar 6 (A1, A2), amarga karakteristik mwnt-cooh-sdbs, lapisan sadurunge korosi minangka struktur keropos sing disebarake kanthi seragam. Sawise korosi, pori-pori bagean asli dadi sempit lan dawa, lan saluran dadi luwih jero. Dibandhingake karo Gambar 6 (B2, C2), struktur kasebut nduweni luwih akeh cacat, sing konsisten karo distribusi ukuran nilai impedansi lapisan sing dipikolehi saka tes korosi elektrokimia. Iki nuduhake yen lapisan keramik alumina sing ngemot graphene, utamane campuran graphene lan nanotube karbon, nduweni ketahanan korosi sing paling apik. Iki amarga struktur nanotube karbon lan graphene bisa kanthi efektif mblokir difusi retakan lan nglindhungi matriks.
7. Diskusi lan ringkesan
Liwat uji ketahanan korosi tabung nano karbon lan aditif graphene ing lapisan keramik alumina lan analisis mikrostruktur permukaan lapisan kasebut, kesimpulan ing ngisor iki dijupuk:
(1) Nalika wektu korosi 19 jam, nambahake nanotube karbon hibrida 0,2% + lapisan keramik alumina campuran bahan graphene 0,2%, kerapatan arus korosi mundhak saka 2,890 × 10-6 A/cm2 mudhun dadi 1,536 × 10-6 A/cm2, impedansi listrik mundhak saka 11388 Ω dadi 28079 Ω, lan efisiensi tahan korosi paling gedhe, 46,85%. Dibandhingake karo lapisan keramik alumina murni, lapisan komposit nganggo graphene lan nanotube karbon nduweni ketahanan korosi sing luwih apik.
(2) Kanthi tambahing wektu perendaman elektrolit, elektrolit nembus menyang permukaan sambungan lapisan/substrat kanggo ngasilake film oksida logam, sing ngalangi penetrasi elektrolit menyang substrat. Impedansi listrik pisanan mudhun banjur mundhak, lan tahan korosi lapisan keramik alumina murni kurang. Struktur lan sinergi tabung nano karbon lan graphene ngalangi penetrasi elektrolit mudhun. Nalika direndhem sajrone 19,5 jam, impedansi listrik lapisan sing ngemot bahan nano mudhun masing-masing 22,94%, 25,60% lan 9,61%, lan tahan korosi lapisan kasebut apik.
(3) Amarga karakteristik tabung nano karbon, lapisan sing ditambahake karo tabung nano karbon dhewe nduweni struktur keropos sing disebarake kanthi seragam sadurunge korosi. Sawise korosi, pori-pori bagean asli dadi sempit lan dawa, lan saluran dadi luwih jero. Lapisan sing ngemot graphene nduweni struktur rata sadurunge korosi, kombinasi antarane partikel ing lapisan kasebut rapet, lan partikel agregat dibungkus rapet dening perekat. Sanajan permukaane dikikis dening elektrolit sawise korosi, ana sawetara saluran pori lan strukture isih padhet. Struktur tabung nano karbon lan graphene bisa kanthi efektif mblokir panyebaran retakan lan nglindhungi matriks.
Wektu kiriman: 9 Maret 2022