1. Каптоону даярдоо
Кийинки электрохимиялык сыноону жеңилдетүү үчүн, негиз катары 30 мм × 4 мм 304 дат баспас болот тандалып алынган. Негиздин бетиндеги калдык кычкыл катмарын жана дат тактарын кум кагаз менен жылмалап, алып салыңыз, аларды ацетон камтылган стаканга салыңыз, негиздин бетиндеги тактарды Bangjie electronics компаниясынын bg-06c ультраүн тазалагычы менен 20 мүнөт иштетиңиз, металл негиздин бетиндеги эскирүү калдыктарын спирт жана дистилденген суу менен алып салыңыз жана үйлөгүч менен кургатыңыз. Андан кийин, алюминий оксиди (Al2O3), графен жана гибриддик көмүртек нанотүтүкчөлөрү (mwnt-coohsdbs) пропорцияда (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2) даярдалып, шар тегирменине (Нанкинг NANDA аспаптар заводунун qm-3sp2) шар тегирменине куюлуп, шар тегирменге куюлган. Шар тегирменинин айлануу ылдамдыгы 220 айн/мин деп коюлуп, шар тегирмени бурулган
Шар фрезерлөөдөн кийин, шар фрезерлөө аяктагандан кийин шар фрезерлөөчү резервуардын айлануу ылдамдыгын кезектешип 1/2 кылып коюңуз, ал эми шар фрезерлөө аяктагандан кийин шар фрезерлөөчү резервуардын айлануу ылдамдыгын кезектешип 1/2 кылып коюңуз. Шар фрезерленген керамикалык агрегат жана байланыштыргыч 1,0 × 0,8 массалык үлүшүнө ылайык бирдей аралаштырылат. Акырында, жабышчаак керамикалык каптоо катуулануу процесси менен алынган.
2. Коррозияга каршы сыноо
Бул изилдөөдө электрохимиялык коррозия сыноосу Shanghai Chenhua chi660e электрохимиялык жумуш станциясын колдонот, ал эми сыноо үч электроддуу сыноо системасын колдонот. Платина электроду - көмөкчү электрод, күмүш хлорид электроду - эталондук электрод, ал эми капталган үлгү - жумушчу электрод, анын эффективдүү экспозиция аянты 1 см2. 1 жана 2-сүрөттөрдө көрсөтүлгөндөй, электролиттик клеткадагы эталондук электродду, жумушчу электродду жана көмөкчү электродду аспап менен туташтырыңыз. Сыноодон мурун, үлгүнү 3,5% NaCl эритмеси болгон электролитке чылаңыз.
3. Каптоолордун электрохимиялык коррозиясын тафельдик анализдөө
3-сүрөттө 19 саат бою электрохимиялык коррозиядан кийин капталбаган субстраттын жана ар кандай нанокошулмалар менен капталган керамикалык каптоонун Тафель ийри сызыгы көрсөтүлгөн. Электрохимиялык коррозия сыноосунан алынган коррозия чыңалуусунун, коррозия тогунун тыгыздыгынын жана электрдик импеданс сыноосунун маалыматтары 1-таблицада көрсөтүлгөн.
Тапшыруу
Коррозия тогунун тыгыздыгы азыраак жана коррозияга туруктуулуктун эффективдүүлүгү жогору болгондо, каптаманын коррозияга туруктуулук эффектиси жакшыраак болот. 3-сүрөттөн жана 1-таблицадан көрүнүп тургандай, коррозия убактысы 19 саат болгондо, жылаңач металл матрицасынын максималдуу коррозия чыңалуусу -0,680 В түзөт, ал эми матрицанын коррозия тогунун тыгыздыгы да эң чоң болуп, 2,890 × 10-6 А/см2ге жетет. Таза алюминий кычкылынын керамикалык каптамасы менен капталганда, коррозия тогунун тыгыздыгы 78% га чейин төмөндөп, PE 22,01% түздү. Бул керамикалык каптама жакшыраак коргоочу ролду ойной турганын жана нейтралдуу электролитте каптаманын коррозияга туруктуулугун жакшырта аларын көрсөтүп турат.
Каптоого 0,2% mwnt-cooh-sdbs же 0,2% графен кошулганда, коррозия агымынын тыгыздыгы төмөндөп, каршылык жогорулап, каптоонун коррозияга туруктуулугу андан ары жакшырып, полиэтилендик изотоптун (PE) көрсөткүчү тиешелүүлүгүнө жараша 38,48% жана 40,10% түзгөн. Бети 0,2% mwnt-cooh-sdbs жана 0,2% графен аралаш алюминий оксиди менен капталганда, коррозия агымы 2,890 × 10-6 А/см2ден 1,536 × 10-6 А/см2ге чейин төмөндөйт, максималдуу каршылык мааниси 11388 Ωдан 28079 Ωга чейин жогорулайт жана каптоонун полиэтилендик изотопу 46,85%га жетиши мүмкүн. Бул даярдалган максаттуу продуктунун коррозияга туруктуулугу жакшы экенин жана көмүртек нанотүтүкчөлөрүнүн жана графендин синергетикалык таасири керамикалык каптоонун коррозияга туруктуулугун натыйжалуу жакшырта аларын көрсөтүп турат.
4. Чылоо убактысынын каптоо импедансына тийгизген таасири
Каптаманын коррозияга туруктуулугун андан ары изилдөө үчүн, үлгүнүн электролитке чөмүлүү убактысынын сыноого тийгизген таасирин эске алуу менен, 4-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, ар кандай чөмүлүү убактысында төрт каптаманын каршылыгынын өзгөрүү ийри сызыктары алынган.
Тапшыруу
Чөмүлүүнүн баштапкы этабында (10 саат), каптаманын тыгыздыгы жана түзүлүшү жакшы болгондуктан, электролит каптамага чөмүлүү кыйынга турат. Бул учурда керамикалык каптама жогорку каршылык көрсөтөт. Бир аз убакыт чылангандан кийин, каршылык бир топ төмөндөйт, анткени убакыттын өтүшү менен электролит каптамадагы тешикчелер жана жаракалар аркылуу акырындык менен коррозия каналын пайда кылып, матрицага кирип, каптаманын каршылык көрсөтүүсүнүн бир топ төмөндөшүнө алып келет.
Экинчи этапта, коррозия продуктулары белгилүү бир өлчөмгө чейин көбөйгөндө, диффузия бөгөттөлөт жана боштук акырындык менен бөгөттөлөт. Ошол эле учурда, электролит байланыштыруучу төмөнкү катмардын/матрицанын байланышуу интерфейсине киргенде, суу молекулалары матрицадагы Fe элементи менен каптоо/матрица түйүнүндө реакцияга кирип, жука металл кычкыл пленкасын пайда кылат, бул электролиттин матрицага киришине тоскоол болуп, каршылык маанисин жогорулатат. Жылаңач металл матрицасы электрохимиялык жактан коррозияланганда, жашыл флокуленттик чөкмөнүн көпчүлүгү электролиттин түбүндө пайда болот. Капталган үлгүнү электролиздөөдө электролиттик эритме түсүн өзгөрткөн жок, бул жогорудагы химиялык реакциянын бар экендигин далилдей алат.
Чылоо убактысынын кыскалыгынан жана тышкы таасир факторлорунун чоңдугунан улам, электрохимиялык параметрлердин так өзгөрүү байланышын андан ары алуу үчүн, 19 саат жана 19,5 сааттык Тафель ийри сызыктары талданат. zsimpwin анализ программасы менен алынган коррозия тогунун тыгыздыгы жана каршылык 2-таблицада көрсөтүлгөн. 19 саат чыланганда, жылаңач субстрат менен салыштырганда, нано кошулма материалдарды камтыган таза алюминий оксидинин жана алюминий оксидинин композиттик каптамасынын коррозия тогунун тыгыздыгы кичине жана каршылык мааниси чоңураак экени байкалат. Көмүртек нанотүтүкчөлөрүн камтыган керамикалык каптаманын жана графенди камтыган каптаманын каршылык мааниси дээрлик бирдей, ал эми көмүртек нанотүтүкчөлөрү жана графенди камтыган композиттик материалдар менен каптаманын түзүлүшү бир топ жогорулайт, анткени бир өлчөмдүү көмүртек нанотүтүкчөлөрүнүн жана эки өлчөмдүү графендин синергетикалык таасири материалдын коррозияга туруктуулугун жакшыртат.
Чөмүлүү убактысынын көбөйүшү менен (19,5 саат), жылаңач субстраттын каршылыгы жогорулайт, бул анын коррозиянын экинчи этабында экенин жана субстраттын бетинде металл кычкыл пленкасы пайда болорун көрсөтөт. Ошо сыяктуу эле, убакыттын өтүшү менен таза алюминий кычкылынын керамикалык каптамасынын каршылыгы да жогорулайт, бул учурда керамикалык каптаманын жайлатуучу таасири болгону менен, электролит каптаманын/матрицанын байланышуу бетине кирип, химиялык реакция аркылуу кычкыл пленкасын пайда кылганын көрсөтүп турат.
0,2% mwnt-cooh-sdbs камтыган глинозем каптамасы, 0,2% графен камтыган глинозем каптамасы жана 0,2% mwnt-cooh-sdbs жана 0,2% графен камтыган глинозем каптамасы менен салыштырганда, каптаманын каршылык көрсөтүүсү убакыттын өтүшү менен бир кыйла төмөндөп, тиешелүүлүгүнө жараша 22,94%, 25,60% жана 9,61% га төмөндөгөн, бул электролиттин каптама менен субстраттын ортосундагы муунга кирбегенин көрсөтүп турат. Себеби, көмүртек нанотүтүкчөлөрүнүн жана графендин түзүлүшү электролиттин ылдый карай кирүүсүн тосуп, матрицаны коргойт. Экөөнүн синергетикалык таасири дагы бир жолу текшерилген. Эки нано материалды камтыган каптама коррозияга туруктуулугу жогору.
Тафель ийри сызыгы жана электрдик импеданс маанисинин өзгөрүү ийри сызыгы аркылуу графен, көмүртек нанотүтүкчөлөрү жана алардын аралашмасы менен алюминий кычкылы бар керамикалык каптоо металл матрицасынын коррозияга туруктуулугун жакшырта алары жана экөөнүн синергетикалык таасири жабышчаак керамикалык каптоонун коррозияга туруктуулугун андан ары жакшырта алары аныкталды. Нанокошулмалардын каптоонун коррозияга туруктуулугуна тийгизген таасирин андан ары изилдөө үчүн, коррозиядан кийинки каптоонун микробеттик морфологиясы байкалган.
Тапшыруу
5-сүрөттө (A1, A2, B1, B2) дат баскандан кийин ар кандай чоңойтуудагы ачык 304 дат баспас болоттон жасалган жана капталган таза алюминий кычкылынын керамикасынын бетинин морфологиясы көрсөтүлгөн. 5-сүрөттө (A2) дат баскандан кийинки беттин орой болуп калаары көрсөтүлгөн. Жылаңач субстрат үчүн электролитке чөмүлгөндөн кийин бетинде бир нече чоң дат баскан чуңкурлар пайда болот, бул жылаңач металл матрицасынын дат басууга туруктуулугу начар экенин жана электролиттин матрицага оңой кирип кетерин көрсөтүп турат. Таза алюминий кычкылынын керамикалык каптоосу үчүн, 5-сүрөттө (B2) көрсөтүлгөндөй, дат баскандан кийин тешиктүү дат баскан каналдар пайда болгону менен, таза алюминий кычкылынын керамикалык каптоосунун салыштырмалуу тыгыз түзүлүшү жана мыкты дат басууга туруктуулугу электролиттин кирип кетишин натыйжалуу тосот, бул алюминий кычкылынын керамикалык каптоосунун импедансынын натыйжалуу жакшырышынын себебин түшүндүрөт.
Тапшыруу
mwnt-cooh-sdbs бетинин морфологиясы, 0,2% графен камтыган каптамалар жана 0,2% mwnt-cooh-sdbs жана 0,2% графен камтыган каптамалар. 6-сүрөттө (B2 жана C2) графен камтыган эки каптама жалпак түзүлүшкө ээ экенин, каптамадагы бөлүкчөлөрдүн ортосундагы байланыш тыгыз экенин жана агрегат бөлүкчөлөрү желим менен бекем оролгонун көрүүгө болот. Бет электролит менен эрозияга учураса да, тешикчелүү каналдар азыраак пайда болот. Дат баскандан кийин каптаманын бети тыгыз болот жана кемчиликтердин структуралары аз болот. 6-сүрөттө (A1, A2), mwnt-cooh-sdbs мүнөздөмөлөрүнө байланыштуу, дат басканга чейинки каптама бирдей бөлүштүрүлгөн тешикчелүү структура болуп саналат. Дат баскандан кийин баштапкы бөлүктүн тешикчелери кууш жана узун болуп калат, ал эми канал тереңдейт. 6-сүрөткө (B2, C2) салыштырмалуу, структурада кемчиликтер көбүрөөк, бул электрохимиялык дат басуу сыноосунан алынган каптама импеданс маанисинин өлчөмдөрүнүн бөлүштүрүлүшүнө дал келет. Бул графенди камтыган глиноземдик керамикалык каптоо, айрыкча графен менен көмүртек нанотүтүкчөсүнүн аралашмасы, эң жакшы коррозияга туруктуу экенин көрсөтүп турат. Себеби, көмүртек нанотүтүкчөсүнүн жана графендин түзүлүшү жаракалардын диффузиясын натыйжалуу түрдө токтотуп, матрицаны коргой алат.
5. Талкуу жана кыскача баяндама
Алюминий кычкылы менен капталган керамикалык каптамадагы көмүртек нанотүтүкчөлөрүнүн жана графен кошулмаларынын коррозияга туруктуулугун сыноо жана каптаманын беттик микроструктурасын талдоо аркылуу төмөнкү тыянактар чыгарылды:
(1) Дат басуу убактысы 19 саат болгондо, 0,2% гибриддик көмүртек нанотүтүкчөсү + 0,2% графен аралаш материалынан жасалган алюминий кычкылынын керамикалык каптамасын кошкондо, дат басуу тогунун тыгыздыгы 2,890 × 10-6 А/см2ден 1,536 × 10-6 А/см2ге чейин жогорулаган, электрдик импеданс 11388 Ωдан 28079 Ωга чейин жогорулаган жана дат басууга туруктуулуктун натыйжалуулугу эң чоң, 46,85% түзгөн. Таза алюминий кычкылынын керамикалык каптамасына салыштырмалуу, графен жана көмүртек нанотүтүкчөлөрү менен курама каптоо жакшы дат басууга туруктуу.
(2) Электролиттин чөмүлүү убактысынын көбөйүшү менен электролит каптаманын/субстраттын бириктирилген бетине кирип, металл кычкыл пленкасын пайда кылат, бул электролиттин субстратка кирүүсүнө тоскоол болот. Электрдик импеданс алгач төмөндөйт, андан кийин жогорулайт, ал эми таза алюминий кычкылынын керамикалык каптамасынын коррозияга туруктуулугу начар. Көмүртек нанотүтүкчөлөрүнүн жана графендин түзүлүшү жана синергиясы электролиттин ылдый карай кирүүсүнө тоскоол болот. 19,5 саат чыланганда, нано материалдарды камтыган каптаманын электрдик импедансы тиешелүүлүгүнө жараша 22,94%, 25,60% жана 9,61% га төмөндөгөн, ал эми каптаманын коррозияга туруктуулугу жакшы болгон.
6. Каптаманын коррозияга туруктуулугунун таасир механизми
Тафель ийри сызыгы жана электрдик импеданс маанисинин өзгөрүү ийри сызыгы аркылуу графен, көмүртек нанотүтүкчөлөрү жана алардын аралашмасы менен алюминий кычкылы бар керамикалык каптоо металл матрицасынын коррозияга туруктуулугун жакшырта алары жана экөөнүн синергетикалык таасири жабышчаак керамикалык каптоонун коррозияга туруктуулугун андан ары жакшырта алары аныкталды. Нанокошулмалардын каптоонун коррозияга туруктуулугуна тийгизген таасирин андан ары изилдөө үчүн, коррозиядан кийинки каптоонун микробеттик морфологиясы байкалган.
5-сүрөттө (A1, A2, B1, B2) дат баскандан кийин ар кандай чоңойтуудагы ачык 304 дат баспас болоттон жасалган жана капталган таза алюминий кычкылынын керамикасынын бетинин морфологиясы көрсөтүлгөн. 5-сүрөттө (A2) дат баскандан кийинки беттин орой болуп калаары көрсөтүлгөн. Жылаңач субстрат үчүн электролитке чөмүлгөндөн кийин бетинде бир нече чоң дат баскан чуңкурлар пайда болот, бул жылаңач металл матрицасынын дат басууга туруктуулугу начар экенин жана электролиттин матрицага оңой кирип кетерин көрсөтүп турат. Таза алюминий кычкылынын керамикалык каптоосу үчүн, 5-сүрөттө (B2) көрсөтүлгөндөй, дат баскандан кийин тешиктүү дат баскан каналдар пайда болгону менен, таза алюминий кычкылынын керамикалык каптоосунун салыштырмалуу тыгыз түзүлүшү жана мыкты дат басууга туруктуулугу электролиттин кирип кетишин натыйжалуу тосот, бул алюминий кычкылынын керамикалык каптоосунун импедансынын натыйжалуу жакшырышынын себебин түшүндүрөт.
mwnt-cooh-sdbs бетинин морфологиясы, 0,2% графен камтыган каптамалар жана 0,2% mwnt-cooh-sdbs жана 0,2% графен камтыган каптамалар. 6-сүрөттө (B2 жана C2) графен камтыган эки каптама жалпак түзүлүшкө ээ экенин, каптамадагы бөлүкчөлөрдүн ортосундагы байланыш тыгыз экенин жана агрегат бөлүкчөлөрү желим менен бекем оролгонун көрүүгө болот. Бет электролит менен эрозияга учураса да, тешикчелүү каналдар азыраак пайда болот. Дат баскандан кийин каптаманын бети тыгыз болот жана кемчиликтердин структуралары аз болот. 6-сүрөттө (A1, A2), mwnt-cooh-sdbs мүнөздөмөлөрүнө байланыштуу, дат басканга чейинки каптама бирдей бөлүштүрүлгөн тешикчелүү структура болуп саналат. Дат баскандан кийин баштапкы бөлүктүн тешикчелери кууш жана узун болуп калат, ал эми канал тереңдейт. 6-сүрөткө (B2, C2) салыштырмалуу, структурада кемчиликтер көбүрөөк, бул электрохимиялык дат басуу сыноосунан алынган каптама импеданс маанисинин өлчөмдөрүнүн бөлүштүрүлүшүнө дал келет. Бул графенди камтыган глиноземдик керамикалык каптоо, айрыкча графен менен көмүртек нанотүтүкчөсүнүн аралашмасы, эң жакшы коррозияга туруктуу экенин көрсөтүп турат. Себеби, көмүртек нанотүтүкчөсүнүн жана графендин түзүлүшү жаракалардын диффузиясын натыйжалуу түрдө токтотуп, матрицаны коргой алат.
7. Талкуу жана кыскача баяндама
Алюминий кычкылы менен капталган керамикалык каптамадагы көмүртек нанотүтүкчөлөрүнүн жана графен кошулмаларынын коррозияга туруктуулугун сыноо жана каптаманын беттик микроструктурасын талдоо аркылуу төмөнкү тыянактар чыгарылды:
(1) Дат басуу убактысы 19 саат болгондо, 0,2% гибриддик көмүртек нанотүтүкчөсү + 0,2% графен аралаш материалынан жасалган алюминий кычкылынын керамикалык каптамасын кошкондо, дат басуу тогунун тыгыздыгы 2,890 × 10-6 А/см2ден 1,536 × 10-6 А/см2ге чейин жогорулаган, электрдик импеданс 11388 Ωдан 28079 Ωга чейин жогорулаган жана дат басууга туруктуулуктун натыйжалуулугу эң чоң, 46,85% түзгөн. Таза алюминий кычкылынын керамикалык каптамасына салыштырмалуу, графен жана көмүртек нанотүтүкчөлөрү менен курама каптоо жакшы дат басууга туруктуу.
(2) Электролиттин чөмүлүү убактысынын көбөйүшү менен электролит каптаманын/субстраттын бириктирилген бетине кирип, металл кычкыл пленкасын пайда кылат, бул электролиттин субстратка кирүүсүнө тоскоол болот. Электрдик импеданс алгач төмөндөйт, андан кийин жогорулайт, ал эми таза алюминий кычкылынын керамикалык каптамасынын коррозияга туруктуулугу начар. Көмүртек нанотүтүкчөлөрүнүн жана графендин түзүлүшү жана синергиясы электролиттин ылдый карай кирүүсүнө тоскоол болот. 19,5 саат чыланганда, нано материалдарды камтыган каптаманын электрдик импедансы тиешелүүлүгүнө жараша 22,94%, 25,60% жана 9,61% га төмөндөгөн, ал эми каптаманын коррозияга туруктуулугу жакшы болгон.
(3) Көмүртек нанотүтүкчөлөрүнүн мүнөздөмөлөрүнөн улам, көмүртек нанотүтүкчөлөрү менен гана кошулган каптоо коррозияга чейин бирдей бөлүштүрүлгөн тешиктүү түзүлүшкө ээ. Коррозиядан кийин баштапкы бөлүктүн тешикчелери кууш жана узун болуп, каналдар тереңдейт. Графенди камтыган каптоо коррозияга чейин жалпак түзүлүшкө ээ, каптоодогу бөлүкчөлөрдүн ортосундагы айкалыш жакын жана агрегат бөлүкчөлөрү желим менен бекем оролгон. Коррозиядан кийин бет электролит менен эрозияга учураса да, тешикчелүү каналдар аз жана түзүлүш дагы эле тыгыз. Көмүртек нанотүтүкчөлөрүнүн жана графендин түзүлүшү жаракалардын жайылышын натыйжалуу токтотуп, матрицаны коргой алат.
Жарыяланган убактысы: 2022-жылдын 9-марты