1. Örtügi taýýarlamak
Soňraky elektrohimiki synagy ýeňilleşdirmek üçin, esas hökmünde 30 mm × 4 mm 304 polat saýlanýar. Substratyň ýüzündäki galan oksid gatlagyny we pos tegmillerini zympara kagyzy bilen jylaň we aýyryň, olary asetonly stakana goýuň, substratyň ýüzündäki tegmilleri Bangjie elektronika kompaniýasynyň bg-06c ultrases arassalaýjysy bilen 20 minutlap işleň, metal substratyň ýüzündäki aşynma galyndylaryny spirt we distille suw bilen aýyryň we üfleýji bilen guradyň. Soňra alýumin oksidi (Al2O3), grafen we gibrid uglerod nanotubasy (mwnt-coohsdbs) proporsiýada (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2) taýýarlanyldy we şar frezerlemek we garyşdyrmak üçin şar degirmenine (Nanjing NANDA gurallar zawodynyň qm-3sp2) goýuldy. Şarik degirmeniň aýlanma tizligi 220 aýlanma/minut hökmünde kesgitlendi we şarik degirmeni öwrüldi
Şar frezerlemeden soň, şar frezerleme tamamlanandan soň, şar frezerleme bakynyň aýlanma tizligini 1/2 gezek sazlaň we şar frezerleme tamamlanandan soň, şar frezerleme bakynyň aýlanma tizligini 1/2 gezek sazlaň. Şar frezerleme keramik agregaty we baglaýjy madda 1.0 × 0.8 massa paýyna görä deň derejede garyşdyrylýar. Ahyrsoňy, ýelimleýji keramiki örtük gatadyş prosesi arkaly alyndy.
2. Korroziýa synagy
Bu gözlegde elektrohimiki korroziýa synagy Şanhaý Çenhua chi660e elektrohimiki iş stansiýasyny ulanýar we synag üç elektrodly synag ulgamyny ulanýar. Platina elektrody kömekçi elektrod, kümüş kümüş hlorid elektrody gözegçilik elektrody we örtülen nusga 1 sm2 täsirli ekspozisiýa meýdany bolan işçi elektroddyr. 1-nji we 2-nji suratlarda görkezilişi ýaly, elektrolitik öýjükdäki gözegçilik elektrodyny, işçi elektrody we kömekçi elektrody enjam bilen birikdiriň. Synagdan öň, nusgany 3,5% NaCl ergininden ybarat elektrolite batyryň.
3. Örtükleriň elektrohimiki korroziýasynyň Tafel analizi
3-nji suratda 19 sagatlap elektrohimiki korroziýadan soň dürli nano goşundylar bilen örtülen örtülmedik substratyň we keramiki örtügiň Tafel egrisi görkezilýär. Elektrohimiki korroziýa synagyndan alnan korroziýa naprýaženiýesi, korroziýa tokunyň dykyzlygy we elektrik impedans synag maglumatlary 1-nji tablisada görkezilen.
Iber
Korroziýa tokunyň dykyzlygy kiçi we korroziýa garşylyk netijeliligi ýokary bolanda, örtügiň korroziýa garşylyk täsiri has gowy bolýar. 3-nji suratdan we 1-nji tablisadan görünýän ýaly, korroziýa wagty 19 sagat bolanda, açyk metal matrisasynyň iň ýokary korroziýa naprýaženiýesi -0.680 V bolýar we matrisanyň korroziýa tokunyň dykyzlygy hem iň uly bolup, 2.890 × 10-6 A/sm2 ýetýär. Arassa alýumin oksidi keramiki örtük bilen örtülende, korroziýa tokunyň dykyzlygy 78% -e çenli pese gaçdy we PE 22.01% boldy. Bu keramiki örtügiň has gowy gorag rolyny oýnaýandygyny we neýtral elektrolitde örtügiň korroziýa garşylygyny ýokarlandyryp biljekdigini görkezýär.
Örtüge 0,2% mwnt-cooh-sdbs ýa-da 0,2% grafen goşulanda, korroziýa tokunyň dykyzlygy peseldi, garşylyk ýokarlandy we örtügiň korroziýa garşylygy has-da gowulaşdy, PE degişlilikde 38,48% we 40,10% boldy. Ýüze 0,2% mwnt-cooh-sdbs we 0,2% grafen garyşyk alýumin okis örtügi örtülende, korroziýa tok 2,890 × 10-6 A / sm2-den 1,536 × 10-6 A / sm2-e çenli has-da azalýar, iň ýokary garşylyk gymmaty 11388 Ω-dan 28079 Ω-a çenli ýokarlandy we örtügiň PE-si 46,85% -e ýetip bilýär. Bu, taýýarlanan maksatly önümiň gowy korroziýa garşylygyna eýedigini we uglerod nanotubalarynyň we grafeniň sinergetik täsiriniň keramiki örtügiň korroziýa garşylygyny netijeli ýokarlandyryp biljekdigini görkezýär.
4. Çimdirmek wagtynyň örtük impedansyna täsiri
Örtügiň korroziýa garşylygyny has çuňňur öwrenmek üçin, nusganyň elektrolitde çümdüriliş wagtynyň synaga täsirini göz öňünde tutup, 4-nji suratda görkezilişi ýaly, dürli çümdüriliş wagtynda dört örtügiň garşylygynyň üýtgeme egrileri alynýar.
Iber
Çümdürmegiň başlangyç tapgyrynda (10 sagat), örtügiň gowy dykyzlygy we gurluşy sebäpli elektrolit örtüge çümdürmek kyn bolýar. Bu wagtda keramiki örtük ýokary garşylyk görkezýär. Birneme wagtlap çümdürilenden soň, garşylyk ep-esli azalýar, sebäbi wagtyň geçmegi bilen elektrolit örtükdäki gözenekler we ýaryklar arkaly ýuwaş-ýuwaşdan poslama kanalyny emele getirýär we matrisanyň içine aralaşýar, netijede örtügiň garşylygy ep-esli azalýar.
Ikinji tapgyrda, korroziýa önümleri belli bir mukdarda artanda, diffuziýa bloklanýar we aralyk kem-kemden bloklanýar. Şol bir wagtyň özünde, elektrolit birikdiriji aşaky gatlagyň / matrisanyň birikdiriji serhedine aralaşanda, suw molekulalary örtük / matrisa birleşmesinde matrisadaky Fe elementi bilen reaksiýa girip, inçe metal oksid plýonkasyny emele getirýär, bu bolsa elektrolidiň matrisa aralaşmagyna päsgel berýär we garşylyk gymmatyny ýokarlandyrýar. Ýalaňaç metal matrisa elektrohimiki taýdan korrozlananda, ýaşyl flokulýant çökündileriň köpüsi elektroliziň aşagynda emele gelýär. Örtülen nusgany elektroliz edende elektrolitik ergin reňkini üýtgetmedi, bu bolsa ýokardaky himiki reaksiýanyň bardygyny subut edip biler.
Gysga wagtlyk çümdürilme wagty we uly daşarky täsir faktorlary sebäpli, elektrohimiki parametrleriň takyk üýtgeme gatnaşygyny has-da anyklamak üçin 19 sagat we 19,5 sagatlyk Tafel egrileri seljerilýär. zsimpwin analiz programma üpjünçiligi arkaly alnan korroziýa tokunyň dykyzlygy we garşylygy 2-nji tablisada görkezilen. 19 sagat çümdürilende, açyk substrat bilen deňeşdirilende, arassa alýumin we alýumin kompozit örtüginiň korroziýa tokunyň dykyzlygynyň kiçi we garşylyk gymmatynyň has uly bolýandygy anyklanylýar. Uglerod nanotubalaryny öz içine alýan keramik örtügiň we grafenli örtügiň garşylyk gymmaty diýen ýaly birmeňzeş, uglerod nanotubalary we grafen kompozit materiallary bilen örtügiň gurluşy bolsa ep-esli ýokarlanýar. Sebäbi bir ölçegli uglerod nanotubalarynyň we iki ölçegli grafenleriň sinergetik täsiri materialyň korroziýa garşylygyny gowulandyrýar.
Çümdüriliş wagtynyň (19,5 sagat) uzalmagy bilen, açyk substratyň garşylygy artýar, bu bolsa onuň korroziýanyň ikinji tapgyryndadygyny we substratyň ýüzünde metal oksid plyonkasynyň emele gelýändigini görkezýär. Şonuň ýaly-da, wagtyň uzalmagy bilen, arassa alýumin oksidi keramiki örtüginiň garşylygy hem artýar, bu bolsa şu wagtda, keramiki örtügiň haýalladyjy täsiri bolsa-da, elektrolitiň örtügiň / matrisanyň birikdiriji serhedine aralaşandygyny we himiki reaksiýa arkaly oksid plyonkasyny emele getirendigini görkezýär.
0,2% mwnt-cooh-sdbs, 0,2% grafen we 0,2% grafen öz içine alýan alýumin oksidi örtügi bilen deňeşdirilende, örtügiň garşylygy wagtyň geçmegi bilen ep-esli peseldi, degişlilikde 22,94%, 25,60% we 9,61% azaldy, bu bolsa elektrolidiň örtük bilen substratyň arasyndaky birleşmä şol wagt aralaşmandygyny görkezýär. Sebäbi uglerod nanotubalarynyň we grafeniň gurluşy elektrolidiň aşak aralaşmagyna päsgel berýär we şeýlelik bilen matrisany goraýar. Ikisiniň sinergetik täsiri has-da tassyklanýar. Iki nano materialdan ybarat örtük has gowy korroziýa garşylygyna eýedir.
Tafel egrisi we elektrik impedansynyň üýtgeme egrisi arkaly grafen, uglerod nanotubalary we olaryň garyndysy bilen alýumin oksidi keramiki örtüginiň metal matrisasynyň korroziýa garşylygyny ýokarlandyryp biljekdigi we ikisiniň sinergetik täsiriniň ýelmeşýän keramiki örtügiň korroziýa garşylygyny has-da ýokarlandyryp biljekdigi anyklandy. Nanogoşmalaryň örtügiň korroziýa garşylygyna täsirini has çuňňur öwrenmek üçin, korroziýadan soň örtügiň mikro ýüzleý morfologiýasy syn edildi.
Iber
5-nji suratda (A1, A2, B1, B2) açyk 304 poslamaýan polatdan we örtülen arassa alýumin keramikasynyň poslamadan soň dürli ulaldyşlarda ýüz morfologiýasy görkezilýär. 5-nji suratda (A2) poslamadan soň ýüziň gödek bolýandygy görkezilýär. Ýalaňaç substrat üçin elektrolite batyrylandan soň ýüzde birnäçe uly poslama çukurlary peýda bolýar, bu bolsa ýalaňaç metal matrisasynyň poslama garşylygynyň pesdigini we elektrolidiň matrisa içine aňsat aralaşýandygyny görkezýär. 5-nji suratda (B2) görkezilişi ýaly, arassa alýumin keramika örtügi üçin, poslamadan soň gözenekli poslama kanallary dörese-de, arassa alýumin keramika örtüginiň deňeşdirme boýunça dykyz gurluşy we ajaýyp poslama garşylygy elektrolidiň aralaşmagyny netijeli blokirleýär, bu bolsa alýumin keramika örtüginiň impedansynyň netijeli gowulanmagynyň sebäbini düşündirýär.
Iber
0,2% grafen we 0,2% mwnt-cooh-sdbs we 0,2% grafen saklaýan örtükleriň mwnt-cooh-sdbs-iň ýüz morfologiýasy. 6-njy suratdaky (B2 we C2) grafen saklaýan iki örtügiň tekiz gurluşa eýedigini, örtükdäki bölejikleriň arasyndaky baglanyşygyň berkdigini we agregat bölejikleriniň ýelim bilen berk örtülendigini görmek bolýar. Ýüz elektrolit tarapyndan eroziýa edilse-de, gözenek kanallary az emele gelýär. Korroziýadan soň, örtük ýüzi dykyz bolýar we kemçilik gurluşlary az bolýar. 6-njy surat üçin (A1, A2), mwnt-cooh-sdbs-iň aýratynlyklary sebäpli, korroziýadan öňki örtük deň paýlanan gözenek gurluşdyr. Korroziýadan soň, asyl bölegiň gözenekleri dar we uzyn bolýar, kanal bolsa has çuňlaşýar. 6-njy surat (B2, C2) bilen deňeşdirilende, gurluşda has köp kemçilikler bar, bu bolsa elektrohimiki korroziýa synagyndan alnan örtük impedansynyň ululyk paýlanyşyna laýyk gelýär. Bu, grafen saklaýan alýumin oksidi keramiki örtüginiň, esasanam grafen we uglerod nanotubasynyň garyndysynyň iň gowy korroziýa garşylygyna eýedigini görkezýär. Sebäbi uglerod nanotubasynyň we grafeniniň gurluşy çatlaklaryň diffuziýasyny netijeli blokirläp we matrisany gorap bilýär.
5. Ara alyp maslahatlaşmak we gysgaça maglumat
Alýumin oksidi keramiki örtükde uglerod nanotubalarynyň we grafen goşundylarynyň korroziýa garşylyk synagy we örtügiň ýüz mikrostrukturynyň seljermesi arkaly aşakdaky netijeler çykarylýar:
(1) Koroziýa wagty 19 sagat bolanda, 0,2% gibrid uglerod nanotubasy + 0,2% grafen garyşyk material alýumin oksidi keramiki örtügi goşulanda, koroziýa tokunyň dykyzlygy 2,890 × 10-6 A / sm2-den 1,536 × 10-6 A / sm2-e çenli ýokarlandy, elektrik impedansy 11388 Ω-dan 28079 Ω-a çenli ýokarlandy we koroziýa garşylyk netijeliligi iň ýokary, 46,85% boldy. Arassa alýumin oksidi keramiki örtük bilen deňeşdirilende, grafen we uglerod nanotubalary bolan kompozit örtük has gowy koroziýa garşylygyna eýedir.
(2) Elektrolitiň çümdürilme wagtynyň uzalmagy bilen, elektrolit örtügiň / substratyň birleşen ýüzüne aralaşyp, metal oksid plýonkasyny emele getirýär, bu bolsa elektrolidiň substrata siňmegine päsgel berýär. Elektrik impedansy ilki pese gaçýar, soňra artýar we arassa alýumin oksidi keramiki örtüginiň korroziýa garşylygy pes. Uglerod nanotubalarynyň we grafeniň gurluşy we sinergisi elektrolidiň aşak siňmegine päsgel berýär. 19,5 sagat çümdürilende, nano materiallary öz içine alýan örtügiň elektrik impedansy degişlilikde 22,94%, 25,60% we 9,61% azaldy we örtügiň korroziýa garşylygy gowy boldy.
6. Örtügiň korroziýa garşylygynyň täsir mehanizmi
Tafel egrisi we elektrik impedansynyň üýtgeme egrisi arkaly grafen, uglerod nanotubalary we olaryň garyndysy bilen alýumin oksidi keramiki örtüginiň metal matrisasynyň korroziýa garşylygyny ýokarlandyryp biljekdigi we ikisiniň sinergetik täsiriniň ýelmeşýän keramiki örtügiň korroziýa garşylygyny has-da ýokarlandyryp biljekdigi anyklandy. Nanogoşmalaryň örtügiň korroziýa garşylygyna täsirini has çuňňur öwrenmek üçin, korroziýadan soň örtügiň mikro ýüzleý morfologiýasy syn edildi.
5-nji suratda (A1, A2, B1, B2) açyk 304 poslamaýan polatdan we örtülen arassa alýumin keramikasynyň poslamadan soň dürli ulaldyşlarda ýüz morfologiýasy görkezilýär. 5-nji suratda (A2) poslamadan soň ýüziň gödek bolýandygy görkezilýär. Ýalaňaç substrat üçin elektrolite batyrylandan soň ýüzde birnäçe uly poslama çukurlary peýda bolýar, bu bolsa ýalaňaç metal matrisasynyň poslama garşylygynyň pesdigini we elektrolidiň matrisa içine aňsat aralaşýandygyny görkezýär. 5-nji suratda (B2) görkezilişi ýaly, arassa alýumin keramika örtügi üçin, poslamadan soň gözenekli poslama kanallary dörese-de, arassa alýumin keramika örtüginiň deňeşdirme boýunça dykyz gurluşy we ajaýyp poslama garşylygy elektrolidiň aralaşmagyny netijeli blokirleýär, bu bolsa alýumin keramika örtüginiň impedansynyň netijeli gowulanmagynyň sebäbini düşündirýär.
0,2% grafen we 0,2% mwnt-cooh-sdbs we 0,2% grafen saklaýan örtükleriň mwnt-cooh-sdbs-iň ýüz morfologiýasy. 6-njy suratdaky (B2 we C2) grafen saklaýan iki örtügiň tekiz gurluşa eýedigini, örtükdäki bölejikleriň arasyndaky baglanyşygyň berkdigini we agregat bölejikleriniň ýelim bilen berk örtülendigini görmek bolýar. Ýüz elektrolit tarapyndan eroziýa edilse-de, gözenek kanallary az emele gelýär. Korroziýadan soň, örtük ýüzi dykyz bolýar we kemçilik gurluşlary az bolýar. 6-njy surat üçin (A1, A2), mwnt-cooh-sdbs-iň aýratynlyklary sebäpli, korroziýadan öňki örtük deň paýlanan gözenek gurluşdyr. Korroziýadan soň, asyl bölegiň gözenekleri dar we uzyn bolýar, kanal bolsa has çuňlaşýar. 6-njy surat (B2, C2) bilen deňeşdirilende, gurluşda has köp kemçilikler bar, bu bolsa elektrohimiki korroziýa synagyndan alnan örtük impedansynyň ululyk paýlanyşyna laýyk gelýär. Bu, grafen saklaýan alýumin oksidi keramiki örtüginiň, esasanam grafen we uglerod nanotubasynyň garyndysynyň iň gowy korroziýa garşylygyna eýedigini görkezýär. Sebäbi uglerod nanotubasynyň we grafeniniň gurluşy çatlaklaryň diffuziýasyny netijeli blokirläp we matrisany gorap bilýär.
7. Ara alyp maslahatlaşmak we gysgaça maglumat
Alýumin oksidi keramiki örtükde uglerod nanotubalarynyň we grafen goşundylarynyň korroziýa garşylyk synagy we örtügiň ýüz mikrostrukturynyň seljermesi arkaly aşakdaky netijeler çykarylýar:
(1) Koroziýa wagty 19 sagat bolanda, 0,2% gibrid uglerod nanotubasy + 0,2% grafen garyşyk material alýumin oksidi keramiki örtügi goşulanda, koroziýa tokunyň dykyzlygy 2,890 × 10-6 A / sm2-den 1,536 × 10-6 A / sm2-e çenli ýokarlandy, elektrik impedansy 11388 Ω-dan 28079 Ω-a çenli ýokarlandy we koroziýa garşylyk netijeliligi iň ýokary, 46,85% boldy. Arassa alýumin oksidi keramiki örtük bilen deňeşdirilende, grafen we uglerod nanotubalary bolan kompozit örtük has gowy koroziýa garşylygyna eýedir.
(2) Elektrolitiň çümdürilme wagtynyň uzalmagy bilen, elektrolit örtügiň / substratyň birleşen ýüzüne aralaşyp, metal oksid plýonkasyny emele getirýär, bu bolsa elektrolidiň substrata siňmegine päsgel berýär. Elektrik impedansy ilki pese gaçýar, soňra artýar we arassa alýumin oksidi keramiki örtüginiň korroziýa garşylygy pes. Uglerod nanotubalarynyň we grafeniň gurluşy we sinergisi elektrolidiň aşak siňmegine päsgel berýär. 19,5 sagat çümdürilende, nano materiallary öz içine alýan örtügiň elektrik impedansy degişlilikde 22,94%, 25,60% we 9,61% azaldy we örtügiň korroziýa garşylygy gowy boldy.
(3) Uglerod nanotubalarynyň aýratynlyklary sebäpli, diňe uglerod nanotubalary goşulan örtük poslamadan öň deň derejede paýlanýan gözenekli gurluşa eýedir. Poslamadan soň, asyl bölegiň gözenekleri dar we uzyn bolýar, kanallar bolsa has çuňlaşýar. Grafen saklaýan örtük poslamadan öň tekiz gurluşa eýedir, örtükdäki bölejikleriň arasyndaky utgaşma ýakyn we agregat bölejikleri ýelmeşdiriji bilen berk örtülendir. Poslamadan soň ýüz elektrolit tarapyndan poroşoka düşse-de, gözenek kanallary az we gurluş henizem dykyz. Uglerod nanotubalarynyň we grafeniň gurluşy çatlaklaryň ýaýramagynyň öňüni netijeli alyp we matrisany gorap biler.
Ýerleşdirilen wagty: 2022-nji ýylyň 9-njy marty