Яңалыклар - Графен / углерод нанотрубкалары белән ныгытылган алюминий оксиды керамик каплавының коррозиягә чыдамлыгын өйрәнү

1. Каплау әзерләү
Соңрак электрохимик сынауны җиңеләйтү өчен, нигез итеп 30 мм × 4 мм 304 дат басмас корыч сайланды. Субстрат өслегендәге калдык оксид катламын һәм дат тапларын зымырлау кәгазе белән чистартыгыз һәм бетерегез, аларны ацетонлы стаканга салыгыз, субстрат өслегендәге тапларны Bangjie электроника компаниясенең bg-06c ультратавыш чистарту чарасы белән 20 минут эшкәртегез, металл субстрат өслегендәге тузу калдыкларын спирт һәм дистилляцияләнгән су белән бетерегез һәм өргеч белән киптерегез. Аннары алюминий оксиды (Al2O3), графен һәм гибрид углерод нанотрубкалары (mwnt-coohsdbs) пропорциядә (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2) әзерләнде һәм шарлы тегермәнгә (Нанкиң NANDA кораллар заводының qm-3sp2) шарлы фрезерлау һәм кушу өчен куелды. Шарлы тегермәннең әйләнү тизлеге 220 әйләнү/мин итеп билгеләнде, һәм шарлы тегермән борылды

Шар фрезерлаудан соң, шар фрезерлау тәмамланганнан соң, шар фрезерлау багының әйләнү тизлеген чиратлап 1/2 итеп куегыз, ә шар фрезерлау тәмамланганнан соң, шар фрезерлау багының әйләнү тизлеген чиратлап 1/2 итеп куегыз. Шар фрезерланган керамик агрегат һәм бәйләгеч матдә 1,0 × 0,8 масса өлешенә туры китереп тигез кушыла. Ниһаять, катыру процессы белән ябыштыргыч керамик каплау алынды.

2. Коррозиягә каршы сынау
Бу тикшеренүдә электрохимик коррозия сынауы Shanghai Chenhua chi660e электрохимик эш станциясен куллана, һәм сынау өч электродлы сынау системасын куллана. Платина электроды - ярдәмче электрод, көмеш көмеш хлориды электроды - эталон электрод, ә капланган үрнәк - эш электроды, аның эффектив экспозиция мәйданы 1 см2. 1 һәм 2 нче рәсемнәрдә күрсәтелгәнчә, электролит күзәнәктәге эталон электродны, эш электродын һәм ярдәмче электродны җайланма белән тоташтырыгыз. Сынау алдыннан үрнәкне 3,5% NaCl эремәсеннән торган электролитта чылатыгыз.

3. Капламаларның электрохимик коррозиясен Тафель анализы
3 нче рәсемдә 19 сәгать дәвамында электрохимик коррозиядән соң төрле наноөстәмәләр белән капланган капланмаган нигез һәм керамик каплауның Тафель кәкресе күрсәтелгән. Электрохимик коррозия сынауыннан алынган коррозия көчәнеше, коррозия тогы тыгызлыгы һәм электр импедансы сынау мәгълүматлары 1 нче таблицада күрсәтелгән.

Җибәрү
Коррозия агымы тыгызлыгы кечерәк һәм коррозиягә каршы тору нәтиҗәлелеге югарырак булганда, капламаның коррозиягә каршы тору эффекты яхшырак була. 3 нче рәсемнән һәм 1 нче таблицадан күренгәнчә, коррозия вакыты 19 сәгать булганда, ялангач металл матрицасының максималь коррозия көчәнеше -0,680 В тәшкил итә, һәм матрицаның коррозия агымы тыгызлыгы да иң зурысы булып, 2,890 × 10-6 А/см2 га җитә. Саф алюминий оксиды керамик каплама белән капланганда, коррозия агымы тыгызлыгы 78% ка кадәр кимегән, ә PE 22,01% тәшкил иткән. Бу керамик капламаның яхшырак саклау ролен уйнавын һәм нейтраль электролитта капламаның коррозиягә каршы торуын яхшырта алуын күрсәтә.

Капламага 0,2% mwnt-cooh-sdbs яки 0,2% графен өстәлгәндә, коррозия агымы тыгызлыгы кимегән, каршылык арткан, һәм капламаның коррозиягә чыдамлыгы тагын да яхшырган, полиэтилен оксиды 38,48% һәм 40,10% тәшкил иткән. Өслек 0,2% mwnt-cooh-sdbs һәм 0,2% графен катнаш алюминий оксиды белән капланганда, коррозия агымы 2,890 × 10-6 А/см2 дан 1,536 × 10-6 А/см2 га кадәр тагын да кими, максималь каршылык кыйммәте 11388 Ω дан 28079 Ω га кадәр арткан, һәм капламаның полиэтилен оксиды 46,85% ка җитәргә мөмкин. Бу әзерләнгән максатлы продуктның яхшы коррозиягә чыдам булуын күрсәтә, һәм углерод нанотрубкалары һәм графенның синергетик эффекты керамик капламаның коррозиягә чыдамлыгын нәтиҗәле рәвештә яхшырта ала.

4. Чылату вакытының каплау импедансына йогынтысы
Капламаның коррозиягә чыдамлыгын тагын да тирәнтен өйрәнү өчен, үрнәкнең электролитка чуму вакытының сынауга йогынтысын исәпкә алып, төрле чуму вакытындагы дүрт капламаның каршылык үзгәрү сызыклары алына, 4 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә.

Җибәрү
Башлангыч батыру этабында (10 сәгать), капламаның тыгызлыгы һәм структурасы яхшы булу сәбәпле, электролитны капламага батыру авыр. Бу вакытта керамик каплама югары каршылык күрсәтә. Берникадәр вакыт чыланганнан соң, каршылык сизелерлек кими, чөнки вакыт узу белән электролит капламадагы тишекләр һәм ярыклар аша әкренләп коррозия каналы барлыкка китерә һәм матрицага үтеп керә, нәтиҗәдә капламаның каршылыгы сизелерлек кими.

Икенче этапта, коррозия продуктлары билгеле бер күләмгә артканда, диффузия блоклана һәм ара әкренләп блоклана. Шул ук вакытта, электролит бәйләүче аскы катламның/матрицаның бәйләнеш өслегенә үтеп кергәч, су молекулалары матрицадагы Fe элементы белән каплау/матрица тоташуында реакциягә кереп, юка металл оксиды пленкасы барлыкка китерәчәк, бу электролитның матрицага үтеп керүенә комачаулый һәм каршылык кыйммәтен арттыра. Ялангач металл матрицасы электрохимик коррозиягә дучар булганда, яшел флокулент чөкмәләренең күбесе электролит төбендә барлыкка килә. Капланган үрнәкне электролизлаганда электролит эремәсе төсен үзгәртмәде, бу югарыдагы химик реакциянең булуын исбатлый ала.

Чылату вакыты кыска һәм тышкы йогынты факторлары зур булу сәбәпле, электрохимик параметрларның төгәл үзгәрү бәйләнешен алга таба алу өчен, 19 сәгать һәм 19,5 сәгатьлек Тафель кәкреләре анализлана. zsimpwin анализ программасы ярдәмендә алынган коррозия агымы тыгызлыгы һәм каршылыгы 2 нче таблицада күрсәтелгән. 19 сәгать чылатканда, нано өстәмә материалларны үз эченә алган саф алюминий оксиды һәм алюминий оксиды композит каплавының коррозия агымы тыгызлыгы кечерәк һәм каршылык кыйммәте зуррак булуын күрергә мөмкин. Углерод нанотрубкаларын үз эченә алган керамик каплауның һәм графенны үз эченә алган каплауның каршылык кыйммәте диярлек бер үк, ә углерод нанотрубкалары һәм графен композит материаллары белән каплау структурасы сизелерлек көчәйгән. Бу бер үлчәмле углерод нанотрубкалары һәм ике үлчәмле графенның синергетик эффекты материалның коррозиягә чыдамлыгын яхшырта.

Чуму вакыты арту белән (19,5 сәгать), ялангач субстратның каршылыгы арта, бу аның коррозиянең икенче этабында булуын һәм субстрат өслегендә металл оксиды пленкасы барлыкка килүен күрсәтә. Шулай ук, вакыт узу белән, саф алюминий оксиды керамик каплавының каршылыгы да арта, бу вакытта, керамик каплауның әкренәйтү эффекты булса да, электролит каплау/матрицаның бәйләнеш өслегенә үтеп кергәнен һәм химик реакция аша оксид пленкасы барлыкка килгәнен күрсәтә.
0,2% mwnt-cooh-sdbs, 0,2% графенлы алюминий оксиды каплавы һәм 0,2% mwnt-cooh-sdbs һәм 0,2% графенлы алюминий оксиды каплавы белән чагыштырганда, каплауга каршы тору вакыт узу белән сизелерлек кимегән, тиешенчә 22,94%, 25,60% һәм 9,61% ка кимегән, бу электролитның каплау һәм субстрат арасындагы тоташуга үтеп кермәвен күрсәтә. Бу углерод нанотрубкалары һәм графен структурасы электролитның аска үтеп керүен блоклый, шулай итеп матрицаны саклый. Икесенең дә синергетик эффекты тагын да раслана. Ике нано материаллы каплау коррозиягә каршы торучанрак.

Тафель кәкресе һәм электр импедансы кыйммәтенең үзгәрү кәкресе аша графен, углерод нанотрубкалары һәм аларның катнашмасы белән алюминий оксиды керамик каплавы металл матрицасының коррозиягә чыдамлыгын яхшырта ала, ә икесенең синергетик эффекты ябыштыргыч керамик каплавының коррозиягә чыдамлыгын тагын да яхшырта ала. Наноөстәмәләрнең каплавның коррозиягә чыдамлыгына йогынтысын тагын да тирәнрәк өйрәнү өчен, коррозиядән соң каплавның микроөслек морфологиясе күзәтелде.

Җибәрү

5 нче рәсемдә (A1, A2, B1, B2) коррозиядән соң төрле зурлыкларда ачык 304 дат басмас корыч һәм капланган саф алюминий оксиды керамикасының өслек морфологиясе күрсәтелгән. 5 нче рәсемдә (A2) коррозиядән соң өслекнең тупаслануы күрсәтелгән. Ялангач субстрат өчен, электролитка чумганнан соң, өслектә берничә зур коррозия чокыры барлыкка килә, бу ялангач металл матрицасының коррозиягә чыдамлыгы начар һәм электролитның матрицага җиңел үтеп керүен күрсәтә. Саф алюминий оксиды керамик каплавы өчен, 5 нче рәсемдә (B2) күрсәтелгәнчә, коррозиядән соң мәсамәле коррозия каналлары барлыкка килсә дә, саф алюминий оксиды керамик каплавының чагыштырмача тыгыз структурасы һәм югары коррозиягә чыдамлыгы электролитның үтеп керүен нәтиҗәле рәвештә блоклый, бу алюминий оксиды керамик каплавының импедансын нәтиҗәле яхшырту сәбәбен аңлата.

Җибәрү

0,2% графенлы капламалар һәм 0,2% mwnt-cooh-sdbs һәм 0,2% графенлы капламалар mwnt-cooh-sdbs өслек морфологиясе. 6 нчы рәсемдәге (B2 һәм C2) графенлы ике капламаның яссы структурага ия булуын, капламадагы кисәкчәләр арасындагы бәйләнеш тыгыз булуын һәм агрегат кисәкчәләренең җилем белән тыгыз уралып алынганлыгын күрергә мөмкин. Өслек электролит белән эрозияләнсә дә, азрак мәса каналлары барлыкка килә. Коррозиядән соң каплама өслеге тыгыз һәм кимчелек структуралары аз. 6 нчы рәсем өчен (A1, A2), mwnt-cooh-sdbs үзенчәлекләре аркасында, коррозиягә кадәр каплама тигез таралган мәса структурасы. Коррозиядән соң, башлангыч детальнең мәсамәләре тар һәм озыная, ә канал тирәнәя. 6 нчы рәсем белән (B2, C2) чагыштырганда, структурада кимчелекләр күбрәк, бу электрохимик коррозия сынауыннан алынган каплама импеданс кыйммәтенең зурлык бүленеше белән туры килә. Бу графенны үз эченә алган алюминий оксиды керамик каплавының, бигрәк тә графен һәм углерод нанотүбәсе катнашмасының, иң яхшы коррозиягә чыдам булуын күрсәтә. Чөнки углерод нанотүбәсе һәм графен структурасы ярык диффузиясен нәтиҗәле рәвештә блоклый һәм матрицаны саклый ала.

5. Фикер алышу һәм йомгаклау
Алюминий оксиды керамик каплавындагы углерод нанотрубкаларының һәм графен өстәмәләренең коррозиягә чыдамлыгын сынау һәм каплауның өслек микроструктурасын анализлау аша түбәндәге нәтиҗәләр ясала:

(1) Коррозия вакыты 19 сәгать булганда, 0,2% гибрид углерод нанотүбәсе + 0,2% графен катнаш материалы алюминий оксиды керамик каплавы өстәгәндә, коррозия агымы тыгызлыгы 2,890 × 10-6 А / см2 дан 1,536 × 10-6 А / см2 га кадәр арткан, электр импедансы 11388 Ω дан 28079 Ω га кадәр арткан, һәм коррозиягә каршы тору нәтиҗәлелеге иң зуры, 46,85% тәшкил иткән. Саф алюминий оксиды керамик каплавы белән чагыштырганда, графен һәм углерод нанотүбәләре белән композит каплау коррозиягә каршы торучанрак.

(2) Электролитның чуму вакыты арткан саен, электролит каплау/субстратның тоташкан өслегенә үтеп кереп, металл оксиды пленкасы барлыкка китерә, бу электролитның субстратка үтеп керүенә комачаулый. Электр импедансы башта кими, аннары арта, һәм саф алюминий оксиды керамик каплавының коррозиягә чыдамлыгы начар. Углерод нанотрубкалары һәм графенның структурасы һәм синергиясе электролитның аска үтеп керүен тоткарлый. 19,5 сәгать чыланганда, нано материалларны үз эченә алган каплауның электр импедансы 22,94%, 25,60% һәм 9,61% ка кимегән, һәм каплауның коррозиягә чыдамлыгы яхшы булган.

6. Капламаның коррозиягә чыдамлыгының йогынты механизмы
Тафель кәкресе һәм электр импедансы кыйммәтенең үзгәрү кәкресе аша графен, углерод нанотрубкалары һәм аларның катнашмасы белән алюминий оксиды керамик каплавы металл матрицасының коррозиягә чыдамлыгын яхшырта ала, ә икесенең синергетик эффекты ябыштыргыч керамик каплавының коррозиягә чыдамлыгын тагын да яхшырта ала. Наноөстәмәләрнең каплавның коррозиягә чыдамлыгына йогынтысын тагын да тирәнрәк өйрәнү өчен, коррозиядән соң каплавның микроөслек морфологиясе күзәтелде.

7. Фикер алышу һәм йомгаклау
Алюминий оксиды керамик каплавындагы углерод нанотрубкаларының һәм графен өстәмәләренең коррозиягә чыдамлыгын сынау һәм каплауның өслек микроструктурасын анализлау аша түбәндәге нәтиҗәләр ясала:

(3) Углерод нанотрубкаларының үзенчәлекләре аркасында, углерод нанотрубкалары белән генә өстәлгән каплама коррозиягә кадәр тигез таралган күзәнәкле структурага ия. Коррозиядән соң, башлангыч өлешнең мәсамәләре тар һәм озыная, ә каналлар тирәнәя. Графенлы каплама коррозиягә кадәр яссы структурага ия, капламадагы кисәкчәләр арасындагы бәйләнеш тыгыз, һәм агрегат кисәкчәләре җилем белән тыгыз уралган. Коррозиядән соң өслек электролит белән эрозиягә дучар булса да, мәсамә каналлары аз, һәм структура әле дә тыгыз. Углерод нанотрубкалары һәм графен структурасы ярыкларның таралуын нәтиҗәле рәвештә блоклый һәм матрицаны саклый ала.

Бастырып чыгару вакыты: 2022 елның 9 марты