1. Përgatitja e veshjes
Për të lehtësuar testin e mëvonshëm elektrokimik, si bazë është zgjedhur çelik inox 304 me trashësi 30 mm × 4 mm. Lëmojeni dhe hiqni shtresën e mbetur të oksidit dhe njollat e ndryshkut në sipërfaqen e substratit me letër zmerile, vendosini në një gotë që përmban aceton, trajtojini njollat në sipërfaqen e substratit me pastruesin tejzanor bg-06c të kompanisë elektronike Bangjie për 20 minuta, hiqni mbeturinat e konsumimit në sipërfaqen e substratit metalik me alkool dhe ujë të distiluar dhe thajini me një ventilator. Pastaj, u përgatitën alumina (Al2O3), grafeni dhe nanotubat hibride të karbonit (mwnt-coohsdbs) në përpjesëtim (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2) dhe u vendosën në një mulli me sfera (qm-3sp2 i fabrikës së instrumenteve Nanjing NANDA) për bluarje dhe përzierje. Shpejtësia e rrotullimit të mullirit me sfera u vendos në 220 R/min, dhe mulliri me sfera u kthye në
Pas bluarjes me sfera, vendosni shpejtësinë e rrotullimit të rezervuarit të bluarjes me sfera në 1/2, në mënyrë alternative pasi të përfundojë bluarja me sfera, dhe vendosni shpejtësinë e rrotullimit të rezervuarit të bluarjes me sfera në 1/2, në mënyrë alternative pasi të përfundojë bluarja me sfera. Agregati qeramik i bluar me sfera dhe lidhësi përzihen në mënyrë të barabartë sipas fraksionit masiv prej 1.0 ∶ 0.8. Së fundmi, veshja qeramike ngjitëse u përftua me anë të procesit të tharjes.
2. Testi i korrozionit
Në këtë studim, testi i korrozionit elektrokimik përdor stacionin e punës elektrokimik Shanghai Chenhua chi660e, dhe testi përdor një sistem testimi me tre elektroda. Elektroda e platinës është elektroda ndihmëse, elektroda e klorurit të argjendit të argjendit është elektroda referuese dhe mostra e veshur është elektroda e punës, me një sipërfaqe ekspozimi efektive prej 1cm2. Lidhni elektrodën e referencës, elektrodën e punës dhe elektrodën ndihmëse në qelizën elektrolitike me instrumentin, siç tregohet në Figurat 1 dhe 2. Para testit, zhytni mostrën në elektrolit, i cili është tretësirë 3.5% NaCl.
3. Analiza Tafel e korrozionit elektrokimik të veshjeve
Fig. 3 tregon kurbën Tafel të substratit të paveshur dhe veshjes qeramike të veshur me nanoaditivë të ndryshëm pas korrozionit elektrokimik për 19 orë. Të dhënat e testit të tensionit të korrozionit, dendësisë së rrymës së korrozionit dhe impedancës elektrike të marra nga testi i korrozionit elektrokimik janë paraqitur në Tabelën 1.
Dërgo
Kur dendësia e rrymës së korrozionit është më e vogël dhe efikasiteti i rezistencës ndaj korrozionit është më i lartë, efekti i rezistencës ndaj korrozionit të veshjes është më i mirë. Nga Figura 3 dhe tabela 1 mund të shihet se kur koha e korrozionit është 19 orë, tensioni maksimal i korrozionit të matricës së zhveshur metalike është -0.680 V, dhe dendësia e rrymës së korrozionit të matricës është gjithashtu më e madhja, duke arritur në 2.890 × 10-6 A/cm2. Kur veshet me veshje qeramike të pastër alumine, dendësia e rrymës së korrozionit u ul në 78% dhe PE ishte 22.01%. Kjo tregon se veshja qeramike luan një rol më të mirë mbrojtës dhe mund të përmirësojë rezistencën ndaj korrozionit të veshjes në elektrolit neutral.
Kur në veshje u shtua 0.2% mwnt-cooh-sdbs ose 0.2% grafen, dendësia e rrymës së korrozionit u ul, rezistenca u rrit dhe rezistenca ndaj korrozionit e veshjes u përmirësua më tej, me PE prej 38.48% dhe 40.10% përkatësisht. Kur sipërfaqja është e veshur me 0.2% mwnt-cooh-sdbs dhe 0.2% veshje alumine të përzier me grafen, rryma e korrozionit ulet më tej nga 2.890 × 10-6 A / cm2 në 1.536 × 10-6 A / cm2, vlera maksimale e rezistencës u rrit nga 11388 Ω në 28079 Ω, dhe PE e veshjes mund të arrijë 46.85%. Kjo tregon se produkti i synuar i përgatitur ka rezistencë të mirë ndaj korrozionit, dhe efekti sinergjik i nanotubave të karbonit dhe grafenit mund të përmirësojë në mënyrë efektive rezistencën ndaj korrozionit të veshjes qeramike.
4. Efekti i kohës së zhytjes në impedancën e veshjes
Për të eksploruar më tej rezistencën ndaj korrozionit të veshjes, duke marrë parasysh ndikimin e kohës së zhytjes së mostrës në elektrolit në provë, merren kurbat e ndryshimit të rezistencës së katër veshjeve në kohë të ndryshme zhytjeje, siç tregohet në Figurën 4.
Dërgo
Në fazën fillestare të zhytjes (10 orë), për shkak të dendësisë dhe strukturës së mirë të veshjes, elektroliti është i vështirë për t'u zhytur në veshje. Në këtë kohë, veshja qeramike tregon rezistencë të lartë. Pas një periudhe kohore në ujë, rezistenca zvogëlohet ndjeshëm, sepse me kalimin e kohës, elektroliti gradualisht formon një kanal korrozioni përmes poreve dhe çarjeve në veshje dhe depërton në matricë, duke rezultuar në një rënie të ndjeshme të rezistencës së veshjes.
Në fazën e dytë, kur produktet e korrozionit rriten në një sasi të caktuar, difuzioni bllokohet dhe boshllëku bllokohet gradualisht. Në të njëjtën kohë, kur elektroliti depërton në ndërfaqen lidhëse të shtresës së poshtme/matricës lidhëse, molekulat e ujit do të reagojnë me elementin Fe në matricë në kryqëzimin veshje/matricë për të prodhuar një film të hollë oksidi metalik, i cili pengon depërtimin e elektrolitit në matricë dhe rrit vlerën e rezistencës. Kur matrica e zhveshur metalike gërryhet elektrokimikisht, pjesa më e madhe e reshjeve të gjelbra flokulente prodhohet në fund të elektrolitit. Tretësira elektrolitike nuk ndryshoi ngjyrë gjatë elektrolizës së mostrës së veshur, gjë që mund të provojë ekzistencën e reaksionit kimik të mësipërm.
Për shkak të kohës së shkurtër të zhytjes dhe faktorëve të mëdhenj të ndikimit të jashtëm, për të marrë më tej marrëdhënien e saktë të ndryshimit të parametrave elektrokimikë, analizohen kurbat Tafel prej 19 orësh dhe 19.5 orësh. Dendësia e rrymës së korrozionit dhe rezistenca e përftuar nga softueri i analizës zsimpwin tregohen në Tabelën 2. Mund të vërehet se kur zhyten për 19 orë, krahasuar me substratin e zhveshur, dendësia e rrymës së korrozionit të aluminës së pastër dhe veshjes kompozite të aluminës që përmban materiale nanoaditive është më e vogël dhe vlera e rezistencës është më e madhe. Vlera e rezistencës së veshjes qeramike që përmban nanotuba karboni dhe veshjes që përmban grafen është pothuajse e njëjtë, ndërsa struktura e veshjes me nanotuba karboni dhe materiale kompozite të grafenit është përmirësuar ndjeshëm. Kjo për shkak se efekti sinergjik i nanotubave të karbonit njëdimensional dhe grafenit dydimensional përmirëson rezistencën ndaj korrozionit të materialit.
Me rritjen e kohës së zhytjes (19.5 orë), rezistenca e substratit të zhveshur rritet, duke treguar se është në fazën e dytë të korrozionit dhe në sipërfaqen e substratit prodhohet një film oksidi metalik. Në mënyrë të ngjashme, me rritjen e kohës, rezistenca e veshjes qeramike të aluminit të pastër rritet gjithashtu, duke treguar se në këtë kohë, megjithëse ekziston efekti ngadalësues i veshjes qeramike, elektroliti ka depërtuar në ndërfaqen lidhëse të veshjes/matricës dhe ka prodhuar një film oksidi përmes reaksionit kimik.
Krahasuar me veshjen e aluminit që përmban 0.2% mwnt-cooh-sdbs, veshjen e aluminit që përmban 0.2% grafen dhe veshjen e aluminit që përmban 0.2% mwnt-cooh-sdbs dhe 0.2% grafen, rezistenca e veshjes u ul ndjeshëm me rritjen e kohës, duke u ulur përkatësisht me 22.94%, 25.60% dhe 9.61%, duke treguar se elektroliti nuk depërtoi në nyjen midis veshjes dhe substratit në këtë kohë. Kjo për shkak se struktura e nanotubave të karbonit dhe grafenit bllokon depërtimin poshtë të elektrolitit, duke mbrojtur kështu matricën. Efekti sinergjik i të dyjave verifikohet më tej. Veshje që përmban dy nano materiale ka rezistencë më të mirë ndaj korrozionit.
Nëpërmjet kurbës Tafel dhe kurbës së ndryshimit të vlerës së impedancës elektrike, është zbuluar se veshja qeramike e aluminit me grafen, nanotuba karboni dhe përzierjen e tyre mund të përmirësojë rezistencën ndaj korrozionit të matricës metalike, dhe efekti sinergjik i të dyjave mund të përmirësojë më tej rezistencën ndaj korrozionit të veshjes qeramike ngjitëse. Për të eksploruar më tej efektin e nanoaditivëve në rezistencën ndaj korrozionit të veshjes, u vu re morfologjia e mikrosipërfaqes së veshjes pas korrozionit.
Dërgo
Figura 5 (A1, A2, B1, B2) tregon morfologjinë sipërfaqësore të çelikut inox 304 të ekspozuar dhe qeramikës së aluminës së pastër të veshur në zmadhime të ndryshme pas korrozionit. Figura 5 (A2) tregon se sipërfaqja pas korrozionit bëhet e ashpër. Për substratin e zhveshur, disa gropa të mëdha korrozioni shfaqen në sipërfaqe pas zhytjes në elektrolit, duke treguar se rezistenca ndaj korrozionit e matricës së metalit të zhveshur është e dobët dhe elektroliti është i lehtë për t'u depërtuar në matricë. Për veshjen qeramike të aluminës së pastër, siç tregohet në Figurën 5 (B2), megjithëse kanalet poroze të korrozionit gjenerohen pas korrozionit, struktura relativisht e dendur dhe rezistenca e shkëlqyer ndaj korrozionit e veshjes qeramike të aluminës së pastër bllokojnë në mënyrë efektive pushtimin e elektrolitit, gjë që shpjegon arsyen për përmirësimin efektiv të impedancës së veshjes qeramike të aluminës.
Dërgo
Morfologjia sipërfaqësore e mwnt-cooh-sdbs, veshjeve që përmbajnë 0.2% grafen dhe veshjeve që përmbajnë 0.2% mwnt-cooh-sdbs dhe 0.2% grafen. Mund të shihet se dy veshjet që përmbajnë grafen në Figurën 6 (B2 dhe C2) kanë strukturë të sheshtë, lidhja midis grimcave në veshje është e ngushtë dhe grimcat agregate janë të mbështjella fort nga ngjitësi. Megjithëse sipërfaqja është e gërryer nga elektroliti, formohen më pak kanale poresh. Pas korrozionit, sipërfaqja e veshjes është e dendur dhe ka pak struktura defektesh. Për Figurën 6 (A1, A2), për shkak të karakteristikave të mwnt-cooh-sdbs, veshja para korrozionit është një strukturë poroze e shpërndarë në mënyrë uniforme. Pas korrozionit, poret e pjesës origjinale bëhen të ngushta dhe të gjata, dhe kanali bëhet më i thellë. Krahasuar me Figurën 6 (B2, C2), struktura ka më shumë defekte, gjë që është në përputhje me shpërndarjen e madhësisë së vlerës së impedancës së veshjes të marrë nga testi i korrozionit elektrokimik. Tregon se veshja qeramike e aluminit që përmban grafen, veçanërisht përzierja e grafenit dhe nanotubave të karbonit, ka rezistencën më të mirë ndaj korrozionit. Kjo për shkak se struktura e nanotubave të karbonit dhe grafenit mund të bllokojë në mënyrë efektive difuzionin e çarjeve dhe të mbrojë matricën.
5. Diskutim dhe përmbledhje
Nëpërmjet testit të rezistencës ndaj korrozionit të nanotubave të karbonit dhe aditivëve të grafenit në veshjen qeramike të aluminit dhe analizës së mikrostrukturës sipërfaqësore të veshjes, nxirren përfundimet e mëposhtme:
(1) Kur koha e korrozionit ishte 19 orë, duke shtuar 0.2% nanotuba karboni hibride + 0.2% shtresë qeramike alumine me material të përzier grafeni, dendësia e rrymës së korrozionit u rrit nga 2.890 × 10-6 A/cm2 në 1.536 × 10-6 A/cm2, impedanca elektrike u rrit nga 11388 Ω në 28079 Ω, dhe efikasiteti i rezistencës ndaj korrozionit është më i madhi, 46.85%. Krahasuar me shtresën qeramike të aluminës së pastër, veshja kompozite me grafen dhe nanotuba karboni ka rezistencë më të mirë ndaj korrozionit.
(2) Me rritjen e kohës së zhytjes së elektrolitit, elektroliti depërton në sipërfaqen e bashkimit të veshjes/substratit për të prodhuar një film oksidi metalik, i cili pengon depërtimin e elektrolitit në substrat. Impedanca elektrike fillimisht zvogëlohet dhe më pas rritet, dhe rezistenca ndaj korrozionit e veshjes qeramike të aluminit të pastër është e dobët. Struktura dhe sinergjia e nanotubave të karbonit dhe grafenit bllokuan depërtimin poshtë të elektrolitit. Kur u zhyt për 19.5 orë, impedanca elektrike e veshjes që përmbante nanomateriale u ul me përkatësisht 22.94%, 25.60% dhe 9.61%, dhe rezistenca ndaj korrozionit e veshjes ishte e mirë.
6. Mekanizmi i ndikimit të rezistencës ndaj korrozionit të veshjes
Nëpërmjet kurbës Tafel dhe kurbës së ndryshimit të vlerës së impedancës elektrike, është zbuluar se veshja qeramike e aluminit me grafen, nanotuba karboni dhe përzierjen e tyre mund të përmirësojë rezistencën ndaj korrozionit të matricës metalike, dhe efekti sinergjik i të dyjave mund të përmirësojë më tej rezistencën ndaj korrozionit të veshjes qeramike ngjitëse. Për të eksploruar më tej efektin e nanoaditivëve në rezistencën ndaj korrozionit të veshjes, u vu re morfologjia e mikrosipërfaqes së veshjes pas korrozionit.
Figura 5 (A1, A2, B1, B2) tregon morfologjinë sipërfaqësore të çelikut inox 304 të ekspozuar dhe qeramikës së aluminës së pastër të veshur në zmadhime të ndryshme pas korrozionit. Figura 5 (A2) tregon se sipërfaqja pas korrozionit bëhet e ashpër. Për substratin e zhveshur, disa gropa të mëdha korrozioni shfaqen në sipërfaqe pas zhytjes në elektrolit, duke treguar se rezistenca ndaj korrozionit e matricës së metalit të zhveshur është e dobët dhe elektroliti është i lehtë për t'u depërtuar në matricë. Për veshjen qeramike të aluminës së pastër, siç tregohet në Figurën 5 (B2), megjithëse kanalet poroze të korrozionit gjenerohen pas korrozionit, struktura relativisht e dendur dhe rezistenca e shkëlqyer ndaj korrozionit e veshjes qeramike të aluminës së pastër bllokojnë në mënyrë efektive pushtimin e elektrolitit, gjë që shpjegon arsyen për përmirësimin efektiv të impedancës së veshjes qeramike të aluminës.
Morfologjia sipërfaqësore e mwnt-cooh-sdbs, veshjeve që përmbajnë 0.2% grafen dhe veshjeve që përmbajnë 0.2% mwnt-cooh-sdbs dhe 0.2% grafen. Mund të shihet se dy veshjet që përmbajnë grafen në Figurën 6 (B2 dhe C2) kanë strukturë të sheshtë, lidhja midis grimcave në veshje është e ngushtë dhe grimcat agregate janë të mbështjella fort nga ngjitësi. Megjithëse sipërfaqja është e gërryer nga elektroliti, formohen më pak kanale poresh. Pas korrozionit, sipërfaqja e veshjes është e dendur dhe ka pak struktura defektesh. Për Figurën 6 (A1, A2), për shkak të karakteristikave të mwnt-cooh-sdbs, veshja para korrozionit është një strukturë poroze e shpërndarë në mënyrë uniforme. Pas korrozionit, poret e pjesës origjinale bëhen të ngushta dhe të gjata, dhe kanali bëhet më i thellë. Krahasuar me Figurën 6 (B2, C2), struktura ka më shumë defekte, gjë që është në përputhje me shpërndarjen e madhësisë së vlerës së impedancës së veshjes të marrë nga testi i korrozionit elektrokimik. Tregon se veshja qeramike e aluminit që përmban grafen, veçanërisht përzierja e grafenit dhe nanotubave të karbonit, ka rezistencën më të mirë ndaj korrozionit. Kjo për shkak se struktura e nanotubave të karbonit dhe grafenit mund të bllokojë në mënyrë efektive difuzionin e çarjeve dhe të mbrojë matricën.
7. Diskutim dhe përmbledhje
Nëpërmjet testit të rezistencës ndaj korrozionit të nanotubave të karbonit dhe aditivëve të grafenit në veshjen qeramike të aluminit dhe analizës së mikrostrukturës sipërfaqësore të veshjes, nxirren përfundimet e mëposhtme:
(1) Kur koha e korrozionit ishte 19 orë, duke shtuar 0.2% nanotuba karboni hibride + 0.2% shtresë qeramike alumine me material të përzier grafeni, dendësia e rrymës së korrozionit u rrit nga 2.890 × 10-6 A/cm2 në 1.536 × 10-6 A/cm2, impedanca elektrike u rrit nga 11388 Ω në 28079 Ω, dhe efikasiteti i rezistencës ndaj korrozionit është më i madhi, 46.85%. Krahasuar me shtresën qeramike të aluminës së pastër, veshja kompozite me grafen dhe nanotuba karboni ka rezistencë më të mirë ndaj korrozionit.
(2) Me rritjen e kohës së zhytjes së elektrolitit, elektroliti depërton në sipërfaqen e bashkimit të veshjes/substratit për të prodhuar një film oksidi metalik, i cili pengon depërtimin e elektrolitit në substrat. Impedanca elektrike fillimisht zvogëlohet dhe më pas rritet, dhe rezistenca ndaj korrozionit e veshjes qeramike të aluminit të pastër është e dobët. Struktura dhe sinergjia e nanotubave të karbonit dhe grafenit bllokuan depërtimin poshtë të elektrolitit. Kur u zhyt për 19.5 orë, impedanca elektrike e veshjes që përmbante nanomateriale u ul me përkatësisht 22.94%, 25.60% dhe 9.61%, dhe rezistenca ndaj korrozionit e veshjes ishte e mirë.
(3) Për shkak të karakteristikave të nanotubave të karbonit, veshja e shtuar vetëm me nanotuba karboni ka një strukturë poroze të shpërndarë në mënyrë uniforme para korrozionit. Pas korrozionit, poret e pjesës origjinale bëhen të ngushta dhe të gjata, dhe kanalet bëhen më të thella. Veshja që përmban grafen ka strukturë të sheshtë para korrozionit, kombinimi midis grimcave në veshje është i ngushtë dhe grimcat agregate janë të mbështjella fort nga ngjitësi. Edhe pse sipërfaqja gërryhet nga elektroliti pas korrozionit, ka pak kanale poresh dhe struktura është ende e dendur. Struktura e nanotubave të karbonit dhe grafenit mund të bllokojë në mënyrë efektive përhapjen e çarjeve dhe të mbrojë matricën.
Koha e postimit: 09 Mars 2022