1. Beschichtungsvirbereedung
Fir den spéideren elektrochemeschen Test ze erliichteren, gouf 30 mm × 4 mm 304 Edelstol als Basis gewielt. Déi reschtlech Oxidschicht a Rostflecken op der Uewerfläch vum Substrat mat Schleifpabeier poléieren an ewechhuelen, an e Becher mat Aceton ginn, d'Flecken op der Uewerfläch vum Substrat 20 Minutte laang mat engem Ultraschallreiniger bg-06c vun der Bangjie Electronics Company behandelen, d'Verschleissreschter op der Uewerfläch vum Metallsubstrat mat Alkohol an destilléiertem Waasser ewechhuelen an mat engem Gebléis dréchnen. Duerno goufen Aluminiumoxid (Al2O3), Graphen an Hybridkuelestoffnanoröhrchen (mwnt-coohsdbs) am Verhältnes (100: 0: 0, 99,8: 0,2: 0, 99,8: 0: 0,2, 99,6: 0,2: 0,2) virbereet an an eng Kugelmill (qm-3sp2 vun der Nanjing NANDA Instrument Factory) fir d'Kugelmillen an d'Mëschung bruecht. D'Rotatiounsgeschwindegkeet vun der Kugelmille gouf op 220 R/min agestallt, an d'Kugelmille gouf op ... gedréit.
Nom Kugelfräsen, gëtt d'Rotatiounsgeschwindegkeet vum Kugelfrästank ofwiesselnd op 1/2 gesat, nodeems d'Kugelfräsen fäerdeg ass, an d'Rotatiounsgeschwindegkeet vum Kugelfrästank ofwiesselnd op 1/2 gesat, nodeems d'Kugelfräsen fäerdeg ass. Dat gekugelfräst Keramikaggregat an de Bindemittel ginn gläichméisseg gemëscht no engem Masseundeel vun 1,0 ∶ 0,8. Schlussendlech gouf déi klebend Keramikbeschichtung duerch den Härtungsprozess kritt.
2. Korrosiounstest
An dëser Studie gëtt den elektrochemesche Korrosiounstest mat der Shanghai Chenhua chi660e elektrochemescher Aarbechtsstatioun ausgestatt, an den Test benotzt en Testsystem mat dräi Elektroden. D'Platinelektrod ass d'Hëllefselektrod, d'Sëlwer-Sëlwerchloridelektrod ass d'Referenzelektrod, an déi beschichtete Prouf ass d'Aarbechtselektrod, mat enger effektiver Beliichtungsfläch vun 1 cm2. Verbënnt d'Referenzelektrod, d'Aarbechtselektrod an d'Hëllefselektrod an der Elektrolytzell mam Instrument, wéi an de Figuren 1 an 2 gewisen. Virum Test soll d'Prouf am Elektrolyt, deen eng 3,5% NaCl-Léisung ass, ageweit ginn.
3. Tafelanalyse vun der elektrochemescher Korrosioun vu Beschichtungen
Abb. 3 weist d'Tafel-Kurve vun engem onbeschichteten Substrat an enger Keramikbeschichtung, déi mat verschiddenen Nano-Additiven beschichtet ass, no enger elektrochemescher Korrosioun fir 19 Stonnen. D'Korrosiounsspannung, d'Korrosiounsstroumdicht an d'elektresch Impedanztestdaten, déi aus dem elektrochemesche Korrosiounstest kritt goufen, sinn an der Tabell 1 duergestallt.
Ofginn
Wann d'Korrosiounsstroumdicht méi kleng an d'Korrosiounsbeständegkeetseffizienz méi héich ass, ass den Effekt vun der Beschichtung op d'Korrosiounsbeständegkeet besser. Et kann aus der Figur 3 an der Tabell 1 gesi ginn, datt wann d'Korrosiounszäit 19 Stonnen ass, déi maximal Korrosiounsspannung vun der blanker Metallmatrix -0,680 V ass, an d'Korrosiounsstroumdicht vun der Matrix och am gréissten ass a erreecht 2,890 × 10⁻⁶ A/cm2. Wann d'Beschichtung mat enger renger Aluminiumoxid-Keramikbeschichtung gemaach gouf, ass d'Korrosiounsstroumdicht op 78% an de PE war 22,01%. Dëst weist, datt d'Keramikbeschichtung eng besser Schutzroll spillt a kann d'Korrosiounsbeständegkeet vun der Beschichtung an neutralem Elektrolyt verbesseren.
Wann 0,2% mwnt-cooh-sdbs oder 0,2% Graphen an d'Beschichtung bäigefüügt goufen, ass d'Korrosiounsstroumdicht erofgaangen, de Widderstand eropgaangen, an d'Korrosiounsbeständegkeet vun der Beschichtung gouf weider verbessert, mat engem PE vun 38,48% respektiv 40,10%. Wann d'Uewerfläch mat enger gemëschter Aluminiumoxidbeschichtung vun 0,2% mwnt-cooh-sdbs an 0,2% Graphen beschichtet gëtt, gëtt de Korrosiounsstroum weider vun 2,890 × 10⁻⁶ A/cm2 op 1,536 × 10⁻⁶ A/cm2 reduzéiert, de maximale Widderstandswäert ass vun 11388 Ω op 28079 Ω eropgaangen, an d'PE vun der Beschichtung kann 46,85% erreechen. Dëst weist datt dat virbereet Zilprodukt eng gutt Korrosiounsbeständegkeet huet, an den synergisteschen Effekt vu Kuelestoffnanoröhrchen a Graphen kann d'Korrosiounsbeständegkeet vun der Keramikbeschichtung effektiv verbesseren.
4. Afloss vun der Aschzäit op d'Beschichtungsimpedanz
Fir d'Korrosiounsbeständegkeet vun der Beschichtung weider z'ënnersichen, andeems den Afloss vun der Tauchzäit vun der Prouf am Elektrolyt op den Test berécksiichtegt gëtt, ginn d'Ännerungskurven vum Widderstand vun de véier Beschichtungen bei verschiddenen Tauchzäiten erhalen, wéi an der Figur 4 gewisen.
Ofginn
An der éischter Phas vum Tauchen (10 Stonnen), wéinst der gudder Dicht a Struktur vun der Beschichtung, ass et schwéier, den Elektrolyt an d'Beschichtung ze tauchen. Zu dësem Zäitpunkt weist d'Keramikbeschichtung en héije Widderstand. No enger Zäit vun Tauchen hëlt de Widderstand däitlech of, well den Elektrolyt mat der Zäit lues a lues e Korrosiounskanal duerch d'Poren an d'Rëss an der Beschichtung bildt an an d'Matrix andréngt, wat zu enger däitlecher Ofsenkung vum Widderstand vun der Beschichtung féiert.
An der zweeter Phas, wann d'Korrosiounsprodukter op eng gewëssen Héicht zouhuelen, gëtt d'Diffusioun blockéiert an d'Lück gëtt graduell verstoppt. Gläichzäiteg, wann den Elektrolyt an d'Bindungsgrenzfläche vun der Bindungsënnerschicht/Matrix penetréiert, reagéieren d'Waassermoleküle mam Fe-Element an der Matrix op der Beschichtung/Matrix-Verbindung fir e dënne Metalloxidfilm ze produzéieren, wat d'Penetratioun vum Elektrolyt an d'Matrix behënnert an de Widderstandswäert erhéicht. Wann déi blank Metallmatrix elektrochemesch korrodéiert ass, gëtt de gréissten Deel vum grénge flockulenten Nidderschlag um Buedem vum Elektrolyt produzéiert. D'elektrolytesch Léisung huet keng Faarf geännert wann déi beschichtete Prouf elektrolyséiert gouf, wat d'Existenz vun der uewe genannter chemescher Reaktioun beweisen kann.
Wéinst der kuerzer Aswäichzäit a groussen externen Aflossfaktoren, fir déi genee Ännerungsbezéiung vun den elektrochemesche Parameteren weider ze kréien, ginn d'Tafel-Kurven vun 19 Stonnen an 19,5 Stonnen analyséiert. D'Korrosiounsstroumdicht an de Widderstand, déi mat der zsimpwin Analysesoftware kritt goufen, sinn an der Tabell 2 gewisen. Et kann festgestallt ginn, datt no 19 Stonnen Aswäichen, am Verglach mam plakege Substrat, d'Korrosiounsstroumdicht vu purem Aluminiumoxid- a Aluminiumoxid-Kompositbeschichtung mat Nano-Additivmaterialien méi kleng an de Widderstandswäert méi grouss ass. De Widderstandswäert vu Keramikbeschichtung mat Kuelestoffnanoröhrchen a Beschichtung mat Graphen ass bal d'selwecht, während d'Beschichtungsstruktur mat Kuelestoffnanoröhrchen a Graphen-Kompositmaterialien däitlech verbessert gëtt. Dëst läit dorun, datt den synergisteschen Effekt vun eendimensionalen Kuelestoffnanoröhrchen an zweedimensionalen Graphen d'Korrosiounsbeständegkeet vum Material verbessert.
Mat der Erhéijung vun der Tauchzäit (19,5 Stonnen) klëmmt de Widderstand vum plakege Substrat, wat drop hiweist, datt et sech an der zweeter Stuf vun der Korrosioun befënnt an e Metalloxidfilm op der Uewerfläch vum Substrat entsteet. Ähnlech klëmmt mat der Zäit och de Widderstand vun der renger Aluminiumoxid-Keramikbeschichtung, wat drop hiweist, datt zu dësem Zäitpunkt, obwuel et e verlangsamende Effekt vun der Keramikbeschichtung gëtt, den Elektrolyt an d'Bindungsgrenzfläche vun der Beschichtung/Matrix penetréiert ass an duerch eng chemesch Reaktioun en Oxidfilm produzéiert huet.
Am Verglach mat der Aluminiumoxidbeschichtung mat 0,2% mwnt-cooh-sdbs, der Aluminiumoxidbeschichtung mat 0,2% Graphen an der Aluminiumoxidbeschichtung mat 0,2% mwnt-cooh-sdbs an 0,2% Graphen, ass d'Beschichtungswiderstand mat der Zäit däitlech erofgaang, ëm 22,94%, 25,60% respektiv 9,61%. Dëst weist drop hin, datt den Elektrolyt zu dësem Zäitpunkt net an d'Verbindung tëscht der Beschichtung an dem Substrat andrénge konnt. Dëst läit dorun, datt d'Struktur vu Kuelestoffnanoröhrchen a Graphen d'Noofwiertpenetratioun vum Elektrolyt blockéiert an doduerch d'Matrix schützt. De synergisteschen Effekt vun deenen zwee gëtt weider verifizéiert. D'Beschichtung mat deenen zwee Nanomaterialien huet eng besser Korrosiounsbeständegkeet.
Duerch d'Tafel-Kurve an d'Ännerungskurve vum elektresche Impedanzwäert gouf festgestallt, datt d'Aluminiumoxid-Keramikbeschichtung mat Graphen, Kuelestoffnanoröhrchen an hirer Mëschung d'Korrosiounsbeständegkeet vun der Metallmatrix verbessere kann, an den synergisteschen Effekt vun deenen zwee kann d'Korrosiounsbeständegkeet vun der klebender Keramikbeschichtung weider verbesseren. Fir den Effekt vun Nano-Additiven op d'Korrosiounsbeständegkeet vun der Beschichtung weider z'ënnersichen, gouf d'Mikrooberflächenmorphologie vun der Beschichtung no der Korrosioun observéiert.
Ofginn
Figur 5 (A1, A2, B1, B2) weist d'Uewerflächenmorphologie vu fräigeleeënem 304 Edelstol a beschichteter renger Aluminiumoxid-Keramik bei verschiddene Vergréisserungen no der Korrosioun. Figur 5 (A2) weist, datt d'Uewerfläch no der Korrosioun rauh gëtt. Fir dat plakegt Substrat erschéngen e puer grouss Korrosiounsgrécher op der Uewerfläch no der Tauchung an Elektrolyt, wat drop hiweist, datt d'Korrosiounsbeständegkeet vun der plakeger Metallmatrix schlecht ass an den Elektrolyt einfach an d'Matrix andrénge kann. Fir reng Aluminiumoxid-Keramikbeschichtung, wéi an der Figur 5 (B2) gewisen, blockéieren zwar poréis Korrosiounskanäl no der Korrosioun, awer déi relativ dicht Struktur an déi exzellent Korrosiounsbeständegkeet vun der renger Aluminiumoxid-Keramikbeschichtung blockéieren effektiv d'Invasioun vum Elektrolyt, wat de Grond fir déi effektiv Verbesserung vun der Impedanz vun der Aluminiumoxid-Keramikbeschichtung erkläert.
Ofginn
Uewerflächenmorphologie vun mwnt-cooh-sdbs, Beschichtungen mat 0,2% Graphen a Beschichtungen mat 0,2% mwnt-cooh-sdbs an 0,2% Graphen. Et ass ze gesinn, datt déi zwou Beschichtungen, déi Graphen enthalen, an der Figur 6 (B2 an C2), eng flaach Struktur hunn, d'Bindung tëscht de Partikelen an der Beschichtung ass enk, an d'Aggregatpartikelen sinn enk mat Klebstoff gewéckelt. Obwuel d'Uewerfläch vum Elektrolyt erodéiert gëtt, gi manner Porekanäl geformt. No der Korrosioun ass d'Beschichtungsuewerfläch dicht an et gëtt wéineg Defektstrukturen. Fir d'Figur 6 (A1, A2) ass d'Beschichtung virun der Korrosioun wéinst den Eegeschafte vum mwnt-cooh-sdbs eng gläichméisseg verdeelt poréis Struktur. No der Korrosioun ginn d'Poren vum ursprénglechen Deel schmuel a laang, an de Kanal gëtt méi déif. Am Verglach mat der Figur 6 (B2, C2) huet d'Struktur méi Defekter, wat mat der Gréisstenverdeelung vum Beschichtungsimpedanzwäert iwwereneestëmmt, deen aus dem elektrochemesche Korrosiounstest kritt gouf. Et weist, datt d'Aluminiumoxid-Keramikbeschichtung, déi Graphen enthält, besonnesch d'Mëschung aus Graphen a Kuelestoffnanoröhrchen, déi bescht Korrosiounsbeständegkeet huet. Dëst läit dorun, datt d'Struktur vu Kuelestoffnanoröhrchen a Graphen d'Rëssdiffusioun effektiv blockéiere kann an d'Matrix schützt.
5. Diskussioun a Resumé
Duerch den Korrosiounsbeständegkeetstest vu Kuelestoffnanoröhrchen a Graphen-Additiven op Aluminiumoxid-Keramikbeschichtung an d'Analyse vun der Uewerflächenmikrostruktur vun der Beschichtung ginn déi folgend Conclusiounen gezunn:
(1) Wéi d'Korrosiounszäit 19 Stonnen war, an duerch d'Zousätz vun 0,2% Hybridkuelestoffnanoröhrchen + 0,2% Graphen-Aluminiumoxid-Keramikbeschichtung aus engem gemëschte Material, ass d'Korrosiounsstroumdicht vun 2,890 × 10⁻⁶ A/cm2 op 1,536 × 10⁻⁶ A/cm2 eropgaang, d'elektresch Impedanz vun 11388 Ω op 28079 Ω ass eropgaang, an d'Korrosiounsbeständegkeetseffizienz ass am héchsten, 46,85%. Am Verglach mat enger renger Aluminiumoxid-Keramikbeschichtung huet d'Kompositbeschichtung mat Graphen a Kuelestoffnanoröhrchen eng besser Korrosiounsbeständegkeet.
(2) Mat der Erhéijung vun der Tauchzäit vum Elektrolyt penetréiert den Elektrolyt an d'Verbindungsuewerfläch vun der Beschichtung/dem Substrat fir e Metalloxidfilm ze bilden, wat d'Penetratioun vum Elektrolyt an de Substrat behënnert. D'elektresch Impedanz hëlt als éischt of an dann erop, an d'Korrosiounsbeständegkeet vun der renger Aluminiumoxid-Keramikbeschichtung ass schlecht. D'Struktur an d'Synergie vu Kuelestoffnanoröhrchen a Graphen hunn d'Penetratioun vum Elektrolyt no ënnen blockéiert. No 19,5 Stonnen Aweiung ass d'elektresch Impedanz vun der Beschichtung mat Nanomaterial ëm 22,94%, 25,60% an 9,61% respektiv erofgaang, an d'Korrosiounsbeständegkeet vun der Beschichtung war gutt.
6. Aflossmechanismus vun der Korrosiounsbeständegkeet vun der Beschichtung
Duerch d'Tafel-Kurve an d'Ännerungskurve vum elektresche Impedanzwäert gouf festgestallt, datt d'Aluminiumoxid-Keramikbeschichtung mat Graphen, Kuelestoffnanoröhrchen an hirer Mëschung d'Korrosiounsbeständegkeet vun der Metallmatrix verbessere kann, an den synergisteschen Effekt vun deenen zwee kann d'Korrosiounsbeständegkeet vun der klebender Keramikbeschichtung weider verbesseren. Fir den Effekt vun Nano-Additiven op d'Korrosiounsbeständegkeet vun der Beschichtung weider z'ënnersichen, gouf d'Mikrooberflächenmorphologie vun der Beschichtung no der Korrosioun observéiert.
Figur 5 (A1, A2, B1, B2) weist d'Uewerflächenmorphologie vu fräigeleeënem 304 Edelstol a beschichteter renger Aluminiumoxid-Keramik bei verschiddene Vergréisserungen no der Korrosioun. Figur 5 (A2) weist, datt d'Uewerfläch no der Korrosioun rauh gëtt. Fir dat plakegt Substrat erschéngen e puer grouss Korrosiounsgrécher op der Uewerfläch no der Tauchung an Elektrolyt, wat drop hiweist, datt d'Korrosiounsbeständegkeet vun der plakeger Metallmatrix schlecht ass an den Elektrolyt einfach an d'Matrix andrénge kann. Fir reng Aluminiumoxid-Keramikbeschichtung, wéi an der Figur 5 (B2) gewisen, blockéieren zwar poréis Korrosiounskanäl no der Korrosioun, awer déi relativ dicht Struktur an déi exzellent Korrosiounsbeständegkeet vun der renger Aluminiumoxid-Keramikbeschichtung blockéieren effektiv d'Invasioun vum Elektrolyt, wat de Grond fir déi effektiv Verbesserung vun der Impedanz vun der Aluminiumoxid-Keramikbeschichtung erkläert.
Uewerflächenmorphologie vun mwnt-cooh-sdbs, Beschichtungen mat 0,2% Graphen a Beschichtungen mat 0,2% mwnt-cooh-sdbs an 0,2% Graphen. Et ass ze gesinn, datt déi zwou Beschichtungen, déi Graphen enthalen, an der Figur 6 (B2 an C2), eng flaach Struktur hunn, d'Bindung tëscht de Partikelen an der Beschichtung ass enk, an d'Aggregatpartikelen sinn enk mat Klebstoff gewéckelt. Obwuel d'Uewerfläch vum Elektrolyt erodéiert gëtt, gi manner Porekanäl geformt. No der Korrosioun ass d'Beschichtungsuewerfläch dicht an et gëtt wéineg Defektstrukturen. Fir d'Figur 6 (A1, A2) ass d'Beschichtung virun der Korrosioun wéinst den Eegeschafte vum mwnt-cooh-sdbs eng gläichméisseg verdeelt poréis Struktur. No der Korrosioun ginn d'Poren vum ursprénglechen Deel schmuel a laang, an de Kanal gëtt méi déif. Am Verglach mat der Figur 6 (B2, C2) huet d'Struktur méi Defekter, wat mat der Gréisstenverdeelung vum Beschichtungsimpedanzwäert iwwereneestëmmt, deen aus dem elektrochemesche Korrosiounstest kritt gouf. Et weist, datt d'Aluminiumoxid-Keramikbeschichtung, déi Graphen enthält, besonnesch d'Mëschung aus Graphen a Kuelestoffnanoröhrchen, déi bescht Korrosiounsbeständegkeet huet. Dëst läit dorun, datt d'Struktur vu Kuelestoffnanoröhrchen a Graphen d'Rëssdiffusioun effektiv blockéiere kann an d'Matrix schützt.
7. Diskussioun a Resumé
Duerch den Korrosiounsbeständegkeetstest vu Kuelestoffnanoröhrchen a Graphen-Additiven op Aluminiumoxid-Keramikbeschichtung an d'Analyse vun der Uewerflächenmikrostruktur vun der Beschichtung ginn déi folgend Conclusiounen gezunn:
(1) Wéi d'Korrosiounszäit 19 Stonnen war, an duerch d'Zousätz vun 0,2% Hybridkuelestoffnanoröhrchen + 0,2% Graphen-Aluminiumoxid-Keramikbeschichtung aus engem gemëschte Material, ass d'Korrosiounsstroumdicht vun 2,890 × 10⁻⁶ A/cm2 op 1,536 × 10⁻⁶ A/cm2 eropgaang, d'elektresch Impedanz vun 11388 Ω op 28079 Ω ass eropgaang, an d'Korrosiounsbeständegkeetseffizienz ass am héchsten, 46,85%. Am Verglach mat enger renger Aluminiumoxid-Keramikbeschichtung huet d'Kompositbeschichtung mat Graphen a Kuelestoffnanoröhrchen eng besser Korrosiounsbeständegkeet.
(2) Mat der Erhéijung vun der Tauchzäit vum Elektrolyt penetréiert den Elektrolyt an d'Verbindungsuewerfläch vun der Beschichtung/dem Substrat fir e Metalloxidfilm ze bilden, wat d'Penetratioun vum Elektrolyt an de Substrat behënnert. D'elektresch Impedanz hëlt als éischt of an dann erop, an d'Korrosiounsbeständegkeet vun der renger Aluminiumoxid-Keramikbeschichtung ass schlecht. D'Struktur an d'Synergie vu Kuelestoffnanoröhrchen a Graphen hunn d'Penetratioun vum Elektrolyt no ënnen blockéiert. No 19,5 Stonnen Aweiung ass d'elektresch Impedanz vun der Beschichtung mat Nanomaterial ëm 22,94%, 25,60% an 9,61% respektiv erofgaang, an d'Korrosiounsbeständegkeet vun der Beschichtung war gutt.
(3) Wéinst den Eegeschafte vun de Kuelestoffnanoröhrchen huet d'Beschichtung, déi nëmme mat Kuelestoffnanoröhrchen derbäigesat gëtt, eng gläichméisseg verdeelt poréis Struktur virun der Korrosioun. No der Korrosioun ginn d'Poren vum ursprénglechen Deel schmuel a laang, an d'Kanäl ginn méi déif. D'Beschichtung mat Graphen huet eng flaach Struktur virun der Korrosioun, d'Kombinatioun tëscht de Partikelen an der Beschichtung ass enk, an d'Aggregatpartikelen sinn enk mat Klebstoff gewéckelt. Och wann d'Uewerfläch no der Korrosioun duerch Elektrolyt erodéiert gëtt, gëtt et wéineg Porenkanäl an d'Struktur ass ëmmer nach dicht. D'Struktur vu Kuelestoffnanoröhrchen a Graphen kann d'Rëssausbreedung effektiv blockéieren an d'Matrix schützen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 09. Mäerz 2022