1. Dangos paruošimas
Siekiant palengvinti vėlesnį elektrocheminį bandymą, pagrindui pasirinktas 30 mm × 4 mm storio 304 nerūdijančio plieno lakštas. Švitriniu popieriumi nupoliruokite ir pašalinkite likusį oksido sluoksnį bei rūdžių dėmes nuo pagrindo paviršiaus, sudėkite juos į stiklinę su acetonu, dėmes ant pagrindo paviršiaus 20 min. apdorokite „Bangjie electronics“ kompanijos „bg-06c“ ultragarsiniu valikliu, alkoholiu ir distiliuotu vandeniu pašalinkite nusidėvėjimo likučius nuo metalinio pagrindo paviršiaus ir išdžiovinkite pūstuvu. Tada aliuminio oksidas (Al2O3), grafenas ir hibridinis anglies nanovamzdelis (mwnt-coohsdbs) buvo paruošti santykiu (100:0:0, 99,8:0,2:0, 99,8:0:0,2, 99,6:0,2:0,2) ir sudėkite į rutulinį malūną (qm-3sp2, Nandzingo „NANDA“ prietaisų gamykla) rutuliniam malimui ir maišymui. Rutulinio malūno sukimosi greitis buvo nustatytas ties 220 R/min, o rutulinis malūnas buvo įjungtas į
Po rutulinio malimo, rutulinio malimo bako sukimosi greitis pakaitomis nustatomas į 1/2, o po to – į 1/2. Rutuliniu malimu sumaltas keraminis užpildas ir rišiklis sumaišomi tolygiai pagal masės dalį 1,0 ∶ 0,8. Galiausiai, kietinimo būdu gauta lipni keraminė danga.
2. Korozijos bandymas
Šiame tyrime elektrocheminiam korozijos bandymui naudojama „Shanghai Chenhua chi660e“ elektrocheminė darbo stotis, o bandymui naudojama trijų elektrodų bandymo sistema. Platinos elektrodas yra pagalbinis elektrodas, sidabro sidabro chlorido elektrodas yra etaloninis elektrodas, o padengtas mėginys yra darbinis elektrodas, kurio efektyvus ekspozicijos plotas yra 1 cm2. Sujunkite etaloninį, darbinį ir pagalbinį elektrodus elektrolito elemente su prietaisu, kaip parodyta 1 ir 2 paveiksluose. Prieš bandymą mėginį pamirkykite elektrolite – 3,5 % NaCl tirpale.
3. Dangų elektrocheminės korozijos Tafelio analizė
3 pav. parodyta nepadengto pagrindo ir keraminės dangos, padengtos skirtingais nano priedais, Tafelio kreivė po 19 val. elektrocheminės korozijos. Elektrocheminio korozijos bandymo metu gauti korozijos įtampos, korozijos srovės tankio ir elektrinės varžos duomenys pateikti 1 lentelėje.
Pateikti
Kai korozijos srovės tankis yra mažesnis, o atsparumo korozijai efektyvumas didesnis, dangos atsparumo korozijai poveikis yra geresnis. Iš 3 paveikslo ir 1 lentelės matyti, kad kai korozijos laikas yra 19 val., maksimali pliko metalo matricos korozijos įtampa yra -0,680 V, o matricos korozijos srovės tankis taip pat yra didžiausias ir siekia 2,890 × 10⁻⁶ A/cm². Padengus grynu aliuminio oksido keramikos danga, korozijos srovės tankis sumažėjo iki 78 %, o PE siekė 22,01 %. Tai rodo, kad keraminė danga atlieka geresnį apsauginį vaidmenį ir gali pagerinti dangos atsparumą korozijai neutraliame elektrolite.
Kai į dangą buvo pridėta 0,2 % mwnt-cooh-sdbs arba 0,2 % grafeno, korozijos srovės tankis sumažėjo, padidėjo varža ir dar labiau pagerėjo dangos atsparumas korozijai, o PE siekė atitinkamai 38,48 % ir 40,10 %. Kai paviršius padengtas 0,2 % mwnt-cooh-sdbs ir 0,2 % grafeno mišinio aliuminio oksido danga, korozijos srovė dar labiau sumažėjo nuo 2,890 × 10⁻⁶ A/cm2 iki 1,536 × 10⁻⁶ A/cm2, maksimali varžos vertė padidėjo nuo 11388 Ω iki 28079 Ω, o dangos PE gali siekti 46,85 %. Tai rodo, kad paruoštas tikslinis produktas pasižymi geru atsparumu korozijai, o anglies nanovamzdelių ir grafeno sinergetinis poveikis gali veiksmingai pagerinti keraminės dangos atsparumą korozijai.
4. Mirkymo laiko įtaka dangos varžai
Siekiant toliau tirti dangos atsparumą korozijai, atsižvelgiant į mėginio panardinimo į elektrolitą laiko įtaką bandymui, gautos keturių dangų varžos kitimo kreivės esant skirtingam panardinimo laikui, kaip parodyta 4 paveiksle.
Pateikti
Pradiniame panardinimo etape (10 val.) dėl gero dangos tankio ir struktūros elektrolitą sunku panardinti į dangą. Šiuo metu keraminė danga pasižymi dideliu varžu. Po tam tikro laiko mirkymo varža žymiai sumažėja, nes laikui bėgant elektrolitas palaipsniui suformuoja korozijos kanalą per dangos poras ir įtrūkimus ir prasiskverbia į matricą, todėl dangos varža žymiai sumažėja.
Antrajame etape, kai korozijos produktų kiekis padidėja iki tam tikro lygio, difuzija blokuojama ir tarpas palaipsniui užblokuojamas. Tuo pačiu metu, kai elektrolitas prasiskverbia į apatinio rišamojo sluoksnio / matricos sąsają, vandens molekulės reaguoja su matricoje esančiu Fe elementu dangos / matricos sandūroje ir sudaro ploną metalo oksido plėvelę, kuri trukdo elektrolitui prasiskverbti į matricą ir padidina varžos vertę. Kai plikas metalas yra elektrochemiškai koroduojamas, didžioji dalis žalių flokulentų nusėda elektrolito apačioje. Elektrolizuojant padengtą mėginį, elektrolito tirpalas nepakeitė spalvos, o tai gali įrodyti minėtos cheminės reakcijos egzistavimą.
Dėl trumpo mirkymo laiko ir didelių išorinių įtakos veiksnių, siekiant gauti tikslų elektrocheminių parametrų kitimo ryšį, analizuojamos 19 val. ir 19,5 val. Tafelio kreivės. Korozinės srovės tankis ir varža, gauti naudojant „zsimpwin“ analizės programinę įrangą, pateikti 2 lentelėje. Galima pastebėti, kad mirkant 19 val., palyginti su grynu substratu, gryno aliuminio oksido ir aliuminio oksido kompozicinės dangos, turinčios nano priedų medžiagų, korozijos srovės tankis yra mažesnis, o varžos vertė – didesnė. Keraminės dangos, turinčios anglies nanovamzdelių, ir dangos, turinčios grafeno, varžos vertė yra beveik tokia pati, o dangos struktūra su anglies nanovamzdeliais ir grafeno kompozicinėmis medžiagomis yra žymiai didesnė. Taip yra todėl, kad vienmačių anglies nanovamzdelių ir dvimačio grafeno sinerginis poveikis pagerina medžiagos atsparumą korozijai.
Ilgėjant panardinimo laikui (19,5 val.), didėja gryno pagrindo atsparumas, o tai rodo, kad yra antrasis korozijos etapas ir ant pagrindo paviršiaus susidaro metalo oksido plėvelė. Panašiai, ilgėjant laikui, didėja ir gryno aliuminio oksido keraminės dangos atsparumas, o tai rodo, kad šiuo metu, nors ir yra keraminės dangos lėtėjimo poveikis, elektrolitas prasiskverbia pro dangos ir matricos rišamąją sąsają ir cheminės reakcijos metu susidaro oksido plėvelė.
Palyginti su aliuminio oksido danga, kurioje yra 0,2 % mwnt-cooh-sdbs, aliuminio oksido danga, kurioje yra 0,2 % grafeno, ir aliuminio oksido danga, kurioje yra 0,2 % mwnt-cooh-sdbs ir 0,2 % grafeno, dangos atsparumas laikui bėgant reikšmingai sumažėjo – atitinkamai 22,94 %, 25,60 % ir 9,61 %. Tai rodo, kad elektrolitas tuo metu neįsiskverbė į dangos ir pagrindo jungtį. Taip yra todėl, kad anglies nanovamzdelių ir grafeno struktūra blokuoja elektrolito prasiskverbimą žemyn, taip apsaugodama matricą. Sinergetinis abiejų poveikis dar kartą patvirtinamas. Danga, kurioje yra dvi nanomedžiagos, pasižymi geresniu atsparumu korozijai.
Remiantis Tafelio kreive ir elektrinės varžos vertės kitimo kreive, nustatyta, kad aliuminio oksido keraminė danga su grafenu, anglies nanovamzdeliais ir jų mišiniu gali pagerinti metalo matricos atsparumą korozijai, o šių dviejų sinergetinis poveikis gali dar labiau pagerinti lipniosios keraminės dangos atsparumą korozijai. Siekiant toliau tirti nano priedų poveikį dangos atsparumui korozijai, buvo stebima dangos mikropaviršiaus morfologija po korozijos.
Pateikti
5 paveiksle (A1, A2, B1, B2) parodyta skirtingo didinimo 304 nerūdijančio plieno ir padengtos gryno aliuminio oksido keramikos paviršiaus morfologija po korozijos. 5 paveiksle (A2) matyti, kad po korozijos paviršius tampa šiurkštus. Pliko pagrindo paviršiuje, panardinus į elektrolitą, atsiranda kelios didelės korozijos duobės, rodančios, kad pliko metalo matricos atsparumas korozijai yra prastas ir elektrolitas lengvai įsiskverbia į matricą. Gryno aliuminio oksido keramikos dangos atveju, kaip parodyta 5 paveiksle (B2), nors po korozijos susidaro porėti korozijos kanalai, santykinai tanki gryno aliuminio oksido keramikos dangos struktūra ir puikus atsparumas korozijai veiksmingai blokuoja elektrolito prasiskverbimą, o tai paaiškina efektyvų aliuminio oksido keramikos dangos varžos pagerėjimą.
Pateikti
mwnt-cooh-sdbs dangų, dangų, kuriose yra 0,2 % grafeno, ir dangų, kuriose yra 0,2 % mwnt-cooh-sdbs ir 0,2 % grafeno, paviršiaus morfologija. Matyti, kad dvi 6 paveiksle pavaizduotos dangos su grafenu (B2 ir C2) turi plokščią struktūrą, dangos dalelių jungtis yra tvirta, o agregato dalelės yra sandariai apvyniotos klijais. Nors paviršių ardo elektrolitas, susidaro mažiau porų kanalų. Po korozijos dangos paviršius tampa tankus ir jame yra mažai defektų struktūrų. 6 paveiksle (A1, A2) dėl mwnt-cooh-sdbs savybių danga prieš koroziją yra tolygiai pasiskirsčiusi porėta struktūra. Po korozijos pradinės dalies poros susiaurėja ir pailgėja, o kanalas tampa gilesnis. Palyginti su 6 paveikslu (B2, C2), struktūroje yra daugiau defektų, kas atitinka dangos varžos vertės dydžio pasiskirstymą, gautą atliekant elektrocheminį korozijos bandymą. Tai rodo, kad aliuminio oksido keraminė danga, kurioje yra grafeno, ypač grafeno ir anglies nanovamzdelių mišinys, pasižymi geriausiu atsparumu korozijai. Taip yra todėl, kad anglies nanovamzdelių ir grafeno struktūra gali efektyviai blokuoti įtrūkimų difuziją ir apsaugoti matricą.
5. Aptarimas ir santrauka
Atlikus anglies nanovamzdelių ir grafeno priedų atsparumo korozijai bandymą ant aliuminio oksido keraminės dangos ir išanalizavus dangos paviršiaus mikrostruktūrą, padarytos šios išvados:
(1) Kai korozijos laikas buvo 19 val., pridėjus 0,2 % hibridinio anglies nanovamzdelių + 0,2 % grafeno mišrios medžiagos aliuminio oksido keramikos dangą, korozijos srovės tankis padidėjo nuo 2,890 × 10⁻⁶ A/cm2 iki 1,536 × 10⁻⁶ A/cm2, elektrinė varža padidėjo nuo 11388 Ω iki 28079 Ω, o atsparumo korozijai efektyvumas buvo didžiausias – 46,85 %. Palyginti su gryno aliuminio oksido keramikos danga, kompozicinė danga su grafeno ir anglies nanovamzdelių mišiniu pasižymi geresniu atsparumu korozijai.
(2) Ilgėjant elektrolito panardinimo laikui, elektrolitas prasiskverbia į dangos / pagrindo jungties paviršių ir sudaro metalo oksido plėvelę, kuri trukdo elektrolitui prasiskverbti į pagrindą. Elektrinė varža pirmiausia mažėja, o vėliau didėja, todėl gryno aliuminio oksido keraminės dangos atsparumas korozijai yra prastas. Anglies nanovamzdelių ir grafeno struktūra bei sinergija blokavo elektrolito prasiskverbimą žemyn. 19,5 val. panardinant dangą, kurios sudėtyje yra nanomedžiagų, elektrinė varža sumažėjo atitinkamai 22,94 %, 25,60 % ir 9,61 %, o dangos atsparumas korozijai buvo geras.
6. Dangos atsparumo korozijai įtakos mechanizmas
Remiantis Tafelio kreive ir elektrinės varžos vertės kitimo kreive, nustatyta, kad aliuminio oksido keraminė danga su grafenu, anglies nanovamzdeliais ir jų mišiniu gali pagerinti metalo matricos atsparumą korozijai, o šių dviejų sinergetinis poveikis gali dar labiau pagerinti lipniosios keraminės dangos atsparumą korozijai. Siekiant toliau tirti nano priedų poveikį dangos atsparumui korozijai, buvo stebima dangos mikropaviršiaus morfologija po korozijos.
5 paveiksle (A1, A2, B1, B2) parodyta skirtingo didinimo 304 nerūdijančio plieno ir padengtos gryno aliuminio oksido keramikos paviršiaus morfologija po korozijos. 5 paveiksle (A2) matyti, kad po korozijos paviršius tampa šiurkštus. Pliko pagrindo paviršiuje, panardinus į elektrolitą, atsiranda kelios didelės korozijos duobės, rodančios, kad pliko metalo matricos atsparumas korozijai yra prastas ir elektrolitas lengvai įsiskverbia į matricą. Gryno aliuminio oksido keramikos dangos atveju, kaip parodyta 5 paveiksle (B2), nors po korozijos susidaro porėti korozijos kanalai, santykinai tanki gryno aliuminio oksido keramikos dangos struktūra ir puikus atsparumas korozijai veiksmingai blokuoja elektrolito prasiskverbimą, o tai paaiškina efektyvų aliuminio oksido keramikos dangos varžos pagerėjimą.
mwnt-cooh-sdbs dangų, dangų, kuriose yra 0,2 % grafeno, ir dangų, kuriose yra 0,2 % mwnt-cooh-sdbs ir 0,2 % grafeno, paviršiaus morfologija. Matyti, kad dvi 6 paveiksle pavaizduotos dangos su grafenu (B2 ir C2) turi plokščią struktūrą, dangos dalelių jungtis yra tvirta, o agregato dalelės yra sandariai apvyniotos klijais. Nors paviršių ardo elektrolitas, susidaro mažiau porų kanalų. Po korozijos dangos paviršius tampa tankus ir jame yra mažai defektų struktūrų. 6 paveiksle (A1, A2) dėl mwnt-cooh-sdbs savybių danga prieš koroziją yra tolygiai pasiskirsčiusi porėta struktūra. Po korozijos pradinės dalies poros susiaurėja ir pailgėja, o kanalas tampa gilesnis. Palyginti su 6 paveikslu (B2, C2), struktūroje yra daugiau defektų, kas atitinka dangos varžos vertės dydžio pasiskirstymą, gautą atliekant elektrocheminį korozijos bandymą. Tai rodo, kad aliuminio oksido keraminė danga, kurioje yra grafeno, ypač grafeno ir anglies nanovamzdelių mišinys, pasižymi geriausiu atsparumu korozijai. Taip yra todėl, kad anglies nanovamzdelių ir grafeno struktūra gali efektyviai blokuoti įtrūkimų difuziją ir apsaugoti matricą.
7. Aptarimas ir santrauka
Atlikus anglies nanovamzdelių ir grafeno priedų atsparumo korozijai bandymą ant aliuminio oksido keraminės dangos ir išanalizavus dangos paviršiaus mikrostruktūrą, padarytos šios išvados:
(1) Kai korozijos laikas buvo 19 val., pridėjus 0,2 % hibridinio anglies nanovamzdelių + 0,2 % grafeno mišrios medžiagos aliuminio oksido keramikos dangą, korozijos srovės tankis padidėjo nuo 2,890 × 10⁻⁶ A/cm2 iki 1,536 × 10⁻⁶ A/cm2, elektrinė varža padidėjo nuo 11388 Ω iki 28079 Ω, o atsparumo korozijai efektyvumas buvo didžiausias – 46,85 %. Palyginti su gryno aliuminio oksido keramikos danga, kompozicinė danga su grafeno ir anglies nanovamzdelių mišiniu pasižymi geresniu atsparumu korozijai.
(2) Ilgėjant elektrolito panardinimo laikui, elektrolitas prasiskverbia į dangos / pagrindo jungties paviršių ir sudaro metalo oksido plėvelę, kuri trukdo elektrolitui prasiskverbti į pagrindą. Elektrinė varža pirmiausia mažėja, o vėliau didėja, todėl gryno aliuminio oksido keraminės dangos atsparumas korozijai yra prastas. Anglies nanovamzdelių ir grafeno struktūra bei sinergija blokavo elektrolito prasiskverbimą žemyn. 19,5 val. panardinant dangą, kurios sudėtyje yra nanomedžiagų, elektrinė varža sumažėjo atitinkamai 22,94 %, 25,60 % ir 9,61 %, o dangos atsparumas korozijai buvo geras.
(3) Dėl anglies nanovamzdelių savybių danga, padengta vien tik anglies nanovamzdeliais, prieš koroziją turi tolygiai paskirstytą porėtą struktūrą. Po korozijos pradinės detalės poros susiaurėja ir pailgėja, o kanalai tampa gilesni. Danga su grafeno turinčia danga prieš koroziją turi plokščią struktūrą, dangoje esančios dalelės yra glaudžiai sujungtos, o agregato dalelės yra sandariai apvyniotos klijais. Nors po korozijos paviršius yra ardomas elektrolito, porų kanalų lieka nedaug, o struktūra vis dar tanki. Anglies nanovamzdelių ir grafeno struktūra gali veiksmingai blokuoti įtrūkimų plitimą ir apsaugoti matricą.
Įrašo laikas: 2022 m. kovo 9 d.