1. Persiapan palapis
Pikeun ngagampangkeun tés éléktrokimia engké, baja tahan karat 304 ukuran 30mm dipilih × 4 mm salaku dasarna. Poles sareng miceun sésa lapisan oksida sareng bintik karat dina permukaan substrat nganggo amplas, lebetkeun kana gelas kimia anu ngandung aseton, obati noda dina permukaan substrat nganggo pembersih ultrasonik bg-06c ti perusahaan éléktronik Bangjie salami 20 menit, miceun runtah anu diauskeun dina permukaan substrat logam nganggo alkohol sareng cai sulingan, teras garingkeun nganggo blower. Teras, alumina (Al2O3), graphene sareng nanotube karbon hibrida (mwnt-coohsdbs) disiapkeun sacara proporsional (100: 0: 0, 99,8: 0,2: 0, 99,8: 0: 0,2, 99,6: 0,2: 0,2), teras lebetkeun kana ball mill (qm-3sp2 ti pabrik instrumen Nanjing NANDA) pikeun panggilingan bal sareng pencampuran. Kecepatan puteran ball mill disetel ka 220 R/menit, sareng ball mill diputer ka
Saatos panggilingan bal, atur kecepatan rotasi tangki panggilingan bal janten 1/2 sacara bergantian saatos panggilingan bal réngsé, sareng atur kecepatan rotasi tangki panggilingan bal janten 1/2 sacara bergantian saatos panggilingan bal réngsé. Agregat keramik anu digiling bal sareng bahan pangiket dicampur rata numutkeun fraksi massa 1,0 ∶ 0,8. Pamungkas, lapisan keramik perekat diala ku prosés pangeringan.
2. Uji korosi
Dina ieu panilitian, uji korosi éléktrokimia nganut stasiun kerja éléktrokimia Shanghai Chenhua chi660e, sareng uji ieu nganut sistem uji tilu éléktroda. Éléktroda platinum nyaéta éléktroda bantu, éléktroda pérak klorida nyaéta éléktroda rujukan, sareng sampel anu dilapis nyaéta éléktroda kerja, kalayan daérah paparan efektif 1cm2. Sambungkeun éléktroda rujukan, éléktroda kerja, sareng éléktroda bantu dina sél éléktrolitik sareng instrumen, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 1 sareng 2. Sateuacan uji, rendem sampel dina éléktrolit, nyaéta larutan NaCl 3,5%.
3. Analisis tabel korosi éléktrokimia tina palapis
Gambar 3 nunjukkeun kurva Tafel tina substrat anu teu dilapis sareng lapisan keramik anu dilapis ku aditif nano anu béda saatos korosi éléktrokimia salami 19 jam. Data tegangan korosi, kapadetan arus korosi sareng uji impedansi listrik anu diala tina uji korosi éléktrokimia dipidangkeun dina Tabel 1.
Kirimkeun
Nalika kapadetan arus korosi langkung alit sareng efisiensi résistansi korosi langkung luhur, pangaruh résistansi korosi tina palapis langkung saé. Tiasa ditingali tina Gambar 3 sareng tabel 1 yén nalika waktos korosi 19 jam, tegangan korosi maksimum matriks logam bulistir nyaéta -0,680 V, sareng kapadetan arus korosi matriks ogé panggedéna, ngahontal 2,890 × 10-6 A/cm2. Nalika dilapis ku palapis keramik alumina murni, kapadetan arus korosi turun janten 78% sareng PE nyaéta 22,01%. Éta nunjukkeun yén palapis keramik maénkeun peran pelindung anu langkung saé sareng tiasa ningkatkeun résistansi korosi tina palapis dina éléktrolit nétral.
Nalika 0,2% mwnt-cooh-sdbs atanapi 0,2% graphene ditambahkeun kana palapis, kapadetan arus korosi turun, résistansi ningkat, sareng résistansi korosi palapis langkung ningkat, kalayan PE masing-masing 38,48% sareng 40,10%. Nalika permukaan dilapis ku 0,2% mwnt-cooh-sdbs sareng 0,2% palapis alumina campuran graphene, arus korosi langkung turun tina 2,890 × 10-6 A / cm2 ka handap janten 1,536 × 10-6 A / cm2, nilai résistansi maksimum, ningkat tina 11388 Ω janten 28079 Ω, sareng PE palapis tiasa ngahontal 46,85%. Ieu nunjukkeun yén produk target anu disiapkeun gaduh résistansi korosi anu saé, sareng pangaruh sinergis tina nanotube karbon sareng graphene tiasa sacara efektif ningkatkeun résistansi korosi palapis keramik.
4. Pangaruh waktos perendaman kana impedansi palapis
Pikeun leuwih ngajalajah résistansi korosi palapis, ku cara mertimbangkeun pangaruh waktos perendaman sampel dina éléktrolit kana tés, kurva parobahan résistansi opat palapis dina waktos perendaman anu béda diala, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 4.
Kirimkeun
Dina tahap awal perendaman (10 jam), kusabab kapadetan sareng struktur palapis anu saé, éléktrolit hésé dicelupkeun kana palapis. Dina waktos ieu, palapis keramik nunjukkeun résistansi anu luhur. Saatos direndem salami sababaraha waktos, résistansi turun sacara signifikan, sabab kalayan lami, éléktrolit laun-laun ngabentuk saluran korosi ngaliwatan pori-pori sareng retakan dina palapis sareng nembus kana matriks, anu ngahasilkeun panurunan anu signifikan dina résistansi palapis.
Dina tahap kadua, nalika produk korosi ningkat kana jumlah anu tangtu, difusi diblokir sareng celah laun-laun diblokir. Dina waktos anu sami, nalika éléktrolit nembus kana antarmuka beungkeutan lapisan handap / matriks beungkeutan, molekul cai bakal réaksi sareng unsur Fe dina matriks di sambungan palapis / matriks pikeun ngahasilkeun pilem oksida logam ipis, anu ngahalangan penetrasi éléktrolit kana matriks sareng ningkatkeun nilai résistansi. Nalika matriks logam bulistir dikorosi sacara éléktrokimia, kaseueuran présipitasi flokulen héjo dihasilkeun di handapeun éléktrolit. Larutan éléktrolitik henteu robih warna nalika éléktrolisis sampel anu dilapis, anu tiasa ngabuktikeun ayana réaksi kimia di luhur.
Kusabab waktos perendaman anu pondok sareng faktor pangaruh éksternal anu ageung, pikeun kéngingkeun hubungan parobahan parameter éléktrokimia anu langkung akurat, kurva Tafel 19 jam sareng 19,5 jam dianalisis. Kapadatan arus korosi sareng résistansi anu diala ku parangkat lunak analisis zsimpwin dipidangkeun dina Tabel 2. Tiasa kapendak yén nalika direndem salami 19 jam, dibandingkeun sareng substrat anu kosong, kapadatan arus korosi tina alumina murni sareng palapis komposit alumina anu ngandung bahan nano aditif langkung alit sareng nilai résistansi langkung ageung. Nilai résistansi palapis keramik anu ngandung nanotube karbon sareng palapis anu ngandung graphene ampir sami, sedengkeun struktur palapis sareng nanotube karbon sareng bahan komposit graphene ningkat sacara signifikan, Ieu kusabab pangaruh sinergis tina nanotube karbon hiji diménsi sareng graphene dua diménsi ningkatkeun résistansi korosi bahan.
Kalayan ningkatna waktos perendaman (19,5 jam), résistansi substrat anu teu dilapis ningkat, nunjukkeun yén éta aya dina tahap kadua korosi sareng pilem oksida logam dihasilkeun dina permukaan substrat. Sarua kitu, kalayan ningkatna waktos, résistansi palapis keramik alumina murni ogé ningkat, nunjukkeun yén dina waktos ieu, sanaos aya pangaruh ngalambatkeun palapis keramik, éléktrolit parantos nembus antarmuka beungkeutan palapis / matriks, sareng ngahasilkeun pilem oksida ngalangkungan réaksi kimia.
Dibandingkeun sareng palapis alumina anu ngandung 0,2% mwnt-cooh-sdbs, palapis alumina anu ngandung 0,2% graphene sareng palapis alumina anu ngandung 0,2% mwnt-cooh-sdbs sareng 0,2% graphene, résistansi palapis turun sacara signifikan kalayan ningkatna waktos, turun masing-masing 22,94%, 25,60% sareng 9,61%, nunjukkeun yén éléktrolit henteu nembus kana sambungan antara palapis sareng substrat dina waktos ieu. Ieu kusabab struktur tabung nano karbon sareng graphene ngahalangan penetrasi éléktrolit ka handap, sahingga ngajaga matriks. Pangaruh sinergis tina duanana langkung diverifikasi. Palapis anu ngandung dua bahan nano gaduh résistansi korosi anu langkung saé.
Ngaliwatan kurva Tafel sareng kurva parobahan nilai impedansi listrik, kapanggih yén palapis keramik alumina nganggo graphene, nanotube karbon sareng campuranana tiasa ningkatkeun résistansi korosi matriks logam, sareng pangaruh sinergis duanana tiasa ningkatkeun résistansi korosi palapis keramik perekat. Pikeun langkung nalungtik pangaruh aditif nano kana résistansi korosi palapis, morfologi permukaan mikro palapis saatos korosi dititénan.
Kirimkeun
Gambar 5 (A1, A2, B1, B2) nunjukkeun morfologi permukaan baja tahan karat 304 anu kakeunaan sareng keramik alumina murni anu dilapis dina pembesaran anu béda-béda saatos korosi. Gambar 5 (A2) nunjukkeun yén permukaan saatos korosi janten kasar. Pikeun substrat anu bulistir, sababaraha liang korosi ageung muncul dina permukaan saatos direndem dina éléktrolit, nunjukkeun yén résistansi korosi matriks logam bulistir goréng sareng éléktrolit gampang nembus kana matriks. Pikeun palapis keramik alumina murni, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 5 (B2), sanaos saluran korosi porous dihasilkeun saatos korosi, struktur anu relatif padet sareng résistansi korosi anu saé tina palapis keramik alumina murni sacara efektif meungpeuk invasi éléktrolit, anu ngajelaskeun alesan pikeun paningkatan efektif impedansi palapis keramik alumina.
Kirimkeun
Morfologi beungeut mwnt-cooh-sdbs, palapis anu ngandung 0,2% graphene sareng palapis anu ngandung 0,2% mwnt-cooh-sdbs sareng 0,2% graphene. Tiasa katingali yén dua palapis anu ngandung graphene dina Gambar 6 (B2 sareng C2) gaduh struktur anu datar, beungkeutan antara partikel dina palapis pageuh, sareng partikel agrégat dibungkus pageuh ku perekat. Sanaos beungeutna diérosi ku éléktrolit, saluran pori anu kabentuk langkung sakedik. Saatos korosi, beungeut palapis padet sareng aya sakedik struktur cacad. Pikeun Gambar 6 (A1, A2), kusabab ciri mwnt-cooh-sdbs, palapis sateuacan korosi mangrupikeun struktur porous anu disebarkeun sacara seragam. Saatos korosi, pori-pori bagian aslina janten sempit sareng panjang, sareng saluranna janten langkung jero. Dibandingkeun sareng Gambar 6 (B2, C2), strukturna ngagaduhan langkung seueur cacad, anu saluyu sareng distribusi ukuran nilai impedansi palapis anu diala tina uji korosi éléktrokimia. Ieu nunjukkeun yén palapis keramik alumina anu ngandung graphene, khususna campuran graphene sareng nanotube karbon, gaduh résistansi korosi anu pangsaéna. Ieu kusabab struktur nanotube karbon sareng graphene tiasa sacara efektif meungpeuk difusi retakan sareng ngajaga matriks.
5. Diskusi sareng ringkesan
Ngaliwatan uji résistansi korosi tabung nano karbon sareng aditif graphene dina lapisan keramik alumina sareng analisis mikrostruktur permukaan lapisan, kacindekan ieu dicandak:
(1) Nalika waktos korosi 19 jam, nambihan 0,2% nanotube karbon hibrida + 0,2% lapisan keramik alumina campuran bahan graphene, kapadetan arus korosi ningkat ti 2,890 × 10-6 A / cm2 ka handap ka 1,536 × 10-6 A / cm2, impedansi listrik ningkat ti 11388 Ω ka 28079 Ω, sareng efisiensi tahan korosi panggedéna, 46,85%. Dibandingkeun sareng lapisan keramik alumina murni, lapisan komposit nganggo graphene sareng nanotube karbon gaduh tahan korosi anu langkung saé.
(2) Kalayan ningkatna waktos perendaman éléktrolit, éléktrolit nembus kana permukaan sambungan palapis / substrat pikeun ngahasilkeun pilem oksida logam, anu ngahalangan penetrasi éléktrolit kana substrat. Impedansi listrik mimitina nurun teras ningkat, sareng résistansi korosi palapis keramik alumina murni goréng. Struktur sareng sinergi tabung nano karbon sareng graféna ngahalangan penetrasi éléktrolit ka handap. Nalika direndem salami 19,5 jam, impedansi listrik palapis anu ngandung bahan nano turun masing-masing 22,94%, 25,60% sareng 9,61%, sareng résistansi korosi palapisna saé.
6. Mékanisme pangaruh résistansi korosi palapis
Ngaliwatan kurva Tafel sareng kurva parobahan nilai impedansi listrik, kapanggih yén palapis keramik alumina nganggo graphene, nanotube karbon sareng campuranana tiasa ningkatkeun résistansi korosi matriks logam, sareng pangaruh sinergis duanana tiasa ningkatkeun résistansi korosi palapis keramik perekat. Pikeun langkung nalungtik pangaruh aditif nano kana résistansi korosi palapis, morfologi permukaan mikro palapis saatos korosi dititénan.
Gambar 5 (A1, A2, B1, B2) nunjukkeun morfologi permukaan baja tahan karat 304 anu kakeunaan sareng keramik alumina murni anu dilapis dina pembesaran anu béda-béda saatos korosi. Gambar 5 (A2) nunjukkeun yén permukaan saatos korosi janten kasar. Pikeun substrat anu bulistir, sababaraha liang korosi ageung muncul dina permukaan saatos direndem dina éléktrolit, nunjukkeun yén résistansi korosi matriks logam bulistir goréng sareng éléktrolit gampang nembus kana matriks. Pikeun palapis keramik alumina murni, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 5 (B2), sanaos saluran korosi porous dihasilkeun saatos korosi, struktur anu relatif padet sareng résistansi korosi anu saé tina palapis keramik alumina murni sacara efektif meungpeuk invasi éléktrolit, anu ngajelaskeun alesan pikeun paningkatan efektif impedansi palapis keramik alumina.
Morfologi beungeut mwnt-cooh-sdbs, palapis anu ngandung 0,2% graphene sareng palapis anu ngandung 0,2% mwnt-cooh-sdbs sareng 0,2% graphene. Tiasa katingali yén dua palapis anu ngandung graphene dina Gambar 6 (B2 sareng C2) gaduh struktur anu datar, beungkeutan antara partikel dina palapis pageuh, sareng partikel agrégat dibungkus pageuh ku perekat. Sanaos beungeutna diérosi ku éléktrolit, saluran pori anu kabentuk langkung sakedik. Saatos korosi, beungeut palapis padet sareng aya sakedik struktur cacad. Pikeun Gambar 6 (A1, A2), kusabab ciri mwnt-cooh-sdbs, palapis sateuacan korosi mangrupikeun struktur porous anu disebarkeun sacara seragam. Saatos korosi, pori-pori bagian aslina janten sempit sareng panjang, sareng saluranna janten langkung jero. Dibandingkeun sareng Gambar 6 (B2, C2), strukturna ngagaduhan langkung seueur cacad, anu saluyu sareng distribusi ukuran nilai impedansi palapis anu diala tina uji korosi éléktrokimia. Ieu nunjukkeun yén palapis keramik alumina anu ngandung graphene, khususna campuran graphene sareng nanotube karbon, gaduh résistansi korosi anu pangsaéna. Ieu kusabab struktur nanotube karbon sareng graphene tiasa sacara efektif meungpeuk difusi retakan sareng ngajaga matriks.
7. Diskusi sareng ringkesan
Ngaliwatan uji résistansi korosi tabung nano karbon sareng aditif graphene dina lapisan keramik alumina sareng analisis mikrostruktur permukaan lapisan, kacindekan ieu dicandak:
(1) Nalika waktos korosi 19 jam, nambihan 0,2% nanotube karbon hibrida + 0,2% lapisan keramik alumina campuran bahan graphene, kapadetan arus korosi ningkat ti 2,890 × 10-6 A / cm2 ka handap ka 1,536 × 10-6 A / cm2, impedansi listrik ningkat ti 11388 Ω ka 28079 Ω, sareng efisiensi tahan korosi panggedéna, 46,85%. Dibandingkeun sareng lapisan keramik alumina murni, lapisan komposit nganggo graphene sareng nanotube karbon gaduh tahan korosi anu langkung saé.
(2) Kalayan ningkatna waktos perendaman éléktrolit, éléktrolit nembus kana permukaan sambungan palapis / substrat pikeun ngahasilkeun pilem oksida logam, anu ngahalangan penetrasi éléktrolit kana substrat. Impedansi listrik mimitina nurun teras ningkat, sareng résistansi korosi palapis keramik alumina murni goréng. Struktur sareng sinergi tabung nano karbon sareng graféna ngahalangan penetrasi éléktrolit ka handap. Nalika direndem salami 19,5 jam, impedansi listrik palapis anu ngandung bahan nano turun masing-masing 22,94%, 25,60% sareng 9,61%, sareng résistansi korosi palapisna saé.
(3) Kusabab ciri-ciri tabung nano karbon, palapis anu ditambahkeun ku tabung nano karbon nyalira gaduh struktur porous anu sumebar rata sateuacan korosi. Saatos korosi, pori-pori bagian aslina janten sempit sareng panjang, sareng saluranna janten langkung jero. Palapis anu ngandung graphene gaduh struktur datar sateuacan korosi, kombinasi antara partikel dina palapis caket, sareng partikel agrégat dibungkus pageuh ku perekat. Sanaos permukaanna dikikis ku éléktrolit saatos korosi, aya sababaraha saluran pori sareng strukturna masih padet. Struktur tabung nano karbon sareng graphene tiasa sacara efektif meungpeuk panyebaran retakan sareng ngajaga matriks.
Waktos posting: Mar-09-2022