banner

Grafen / uglerod nanotube bilan mustahkamlangan alumina keramik qoplamasining korroziyaga chidamliligini o'rganish

1. Qoplamani tayyorlash
Keyinchalik elektrokimyoviy sinovni osonlashtirish uchun asos sifatida 30 mm × 4 mm 304 zanglamaydigan po'lat tanlanadi.Substrat yuzasidagi qoldiq oksid qatlamini va zang dog'larini zımpara bilan jilolang va olib tashlang, ularni asetonli stakanga soling, taglik yuzasidagi dog'larni Bangjie electronics kompaniyasining bg-06c ultratovush tozalagichi bilan 20 daqiqa davomida davolang, olib tashlang. metall taglik yuzasida kiyinish qoldiqlarini spirt va distillangan suv bilan tozalang va ularni puflagich bilan quriting.Keyin alumina (Al2O3), grafen va gibrid uglerod nanotube (mwnt-coohsdbs) mutanosib ravishda (100: 0: 0, 99,8: 0,2: 0, 99,8: 0: 0,2, 99,6: 0,2: 0,2) tayyorlandi va 0,2 ga qo'yildi. sharli tegirmon (Nankin NANDA asboblari zavodining qm-3sp2) sharni frezalash va aralashtirish uchun.Bilyali tegirmonning aylanish tezligi 220 R / min ga o'rnatildi va shar tegirmoni aylantirildi.

Bilyali frezalashdan so'ng, sharni frezalash tugagandan so'ng, sharli frezalash tankining aylanish tezligini navbatma-navbat 1/2 ga o'rnating va sharni frezalash tugagandan so'ng, sharli frezalash idishining aylanish tezligini navbat bilan 1/2 qilib o'rnating.To'p bilan maydalangan keramik agregat va bog'lovchi massa ulushi 1,0 ∶ 0,8 bo'yicha teng ravishda aralashtiriladi.Nihoyat, yopishtiruvchi keramika qoplamasi davolash jarayoni bilan olingan.

2. Korroziyaga qarshi sinov
Ushbu tadqiqotda elektrokimyoviy korroziya testi Shanxay Chenhua chi660e elektrokimyoviy ish stantsiyasini qabul qiladi va sinov uchta elektrodli sinov tizimini qabul qiladi.Platina elektrod yordamchi elektrod, kumush kumush xlorid elektrod mos yozuvlar elektroddir va qoplangan namuna ishchi elektrod bo'lib, samarali ta'sir qilish maydoni 1 sm2.1 va 2-rasmlarda ko'rsatilganidek, mos yozuvlar elektrodini, ishchi elektrodni va elektrolitik hujayradagi yordamchi elektrodni asbob bilan ulang. Sinovdan oldin namunani 3,5% NaCl eritmasi bo'lgan elektrolitga namlang.

3. Qoplamalarning elektrokimyoviy korroziyasini tafel tahlili
3-rasmda 19 soat davomida elektrokimyoviy korroziyadan keyin turli nano qo'shimchalar bilan qoplangan qoplamasiz substrat va keramik qoplamaning Tafel egri chizig'i ko'rsatilgan.Elektrokimyoviy korroziya sinovidan olingan korroziya kuchlanishi, korroziya oqimining zichligi va elektr impedans sinovi ma'lumotlari 1-jadvalda keltirilgan.

Yuborish
Korroziya oqimining zichligi kichikroq bo'lsa va korroziyaga chidamlilik samaradorligi yuqori bo'lsa, qoplamaning korroziyaga chidamliligi ta'siri yaxshi bo'ladi.3-rasm va 1-jadvaldan ko'rinib turibdiki, korroziya vaqti 19 soat bo'lganda, yalang'och metall matritsaning maksimal korroziya kuchlanishi -0,680 V ni tashkil qiladi va matritsaning korroziya oqimining zichligi ham eng katta bo'lib, 2,890 × 10-6 A ga etadi. / sm2 。 Sof alumina keramika qoplamasi bilan qoplanganida, korroziya oqimining zichligi 78% ga kamaydi va pe 22,01% ni tashkil etdi.Bu seramika qoplamasi yaxshiroq himoya rolini o'ynashini va neytral elektrolitda qoplamaning korroziyaga chidamliligini oshirishi mumkinligini ko'rsatadi.

Qoplamaga 0,2% mwnt-cooh-sdbs yoki 0,2% grafen qo'shilganda, korroziya oqimining zichligi pasayib, qarshilik ko'tarildi va qoplamaning korroziyaga chidamliligi yanada yaxshilandi, pe 38,48% va 40,10% ni tashkil etdi.Sirt 0,2% mwnt-cooh-sdbs va 0,2% grafen aralash alumina qoplamasi bilan qoplangan bo'lsa, korroziya oqimi yanada kamayadi 2,890 × 10-6 A / sm2 dan 1,536 × 10-6 A / sm2 gacha, maksimal qarshilik qiymati, 11388 Ō dan 28079 Ō gacha ko'tarildi va qoplamaning PE 46,85% ga yetishi mumkin.Bu tayyorlangan maqsadli mahsulotning yaxshi korroziyaga chidamliligiga ega ekanligini va uglerod nanotubalari va grafenning sinergik ta'siri keramik qoplamaning korroziyaga chidamliligini samarali yaxshilashi mumkinligini ko'rsatadi.

4. Cho'kish vaqtining qoplama empedansiga ta'siri
Qoplamaning korroziyaga chidamliligini qo'shimcha o'rganish uchun namunaning elektrolitga botirish vaqtining sinovga ta'sirini hisobga olgan holda, shaklda ko'rsatilganidek, to'rtta qoplamaning turli xil cho'zish vaqtidagi qarshiligining o'zgarish egri chiziqlari olinadi. 4.

Yuborish
Suvga cho'mishning dastlabki bosqichida (10 soat), qoplamaning yaxshi zichligi va tuzilishi tufayli elektrolitni qoplamaga botirish qiyin.Bu vaqtda keramik qoplama yuqori qarshilik ko'rsatadi.Bir muncha vaqt namlangandan so'ng, qarshilik sezilarli darajada kamayadi, chunki vaqt o'tishi bilan elektrolitlar qoplamadagi teshiklar va yoriqlar orqali asta-sekin korroziya kanalini hosil qiladi va matritsaga kirib boradi, bu esa qarshilikning sezilarli darajada pasayishiga olib keladi. qoplama.

Ikkinchi bosqichda korroziya mahsulotlari ma'lum miqdorga ko'payganda, diffuziya bloklanadi va bo'shliq asta-sekin bloklanadi.Shu bilan birga, elektrolitlar biriktiruvchi pastki qatlam / matritsaning bog'lash interfeysiga kirganda, suv molekulalari qoplama / matritsa birikmasidagi matritsadagi Fe elementi bilan reaksiyaga kirishib, yupqa metall oksidi plyonkasini hosil qiladi, bu esa oksidlanish jarayoniga to'sqinlik qiladi. elektrolitning matritsaga kirib borishi va qarshilik qiymatini oshiradi.Yalang'och metall matritsa elektrokimyoviy korroziyaga uchraganda, yashil flokulyant yog'ingarchilikning ko'p qismi elektrolitning pastki qismida hosil bo'ladi.Qoplangan namunani elektroliz qilishda elektrolitik eritma rangini o'zgartirmadi, bu yuqoridagi kimyoviy reaktsiyaning mavjudligini isbotlashi mumkin.

Qisqa ho'llash vaqti va katta tashqi ta'sir omillari tufayli elektrokimyoviy ko'rsatkichlarning aniq o'zgarishi munosabatini yanada olish uchun 19 soat va 19,5 soatlik Tafel egri chiziqlari tahlil qilinadi.Zsimpwin tahlil dasturi orqali olingan korroziya oqimining zichligi va qarshilik 2-jadvalda ko'rsatilgan. Yalang'och substrat bilan solishtirganda 19 soat davomida namlanganda, nano qo'shimcha materiallarni o'z ichiga olgan sof alumina va alumina kompozit qoplamasining korroziya oqimining zichligi aniqlanishi mumkin. kichikroq va qarshilik qiymati kattaroqdir.Uglerod nanotubalari va grafen o'z ichiga olgan qoplamali keramik qoplamaning qarshilik qiymati deyarli bir xil, uglerod nanotubalari va grafen kompozit materiallari bilan qoplama tuzilishi sezilarli darajada yaxshilanadi, Buning sababi bir o'lchovli uglerod nanotubalari va ikki o'lchovli grafenning sinergik ta'siridir. materialning korroziyaga chidamliligini yaxshilaydi.

Suvga cho'mish vaqtining ortishi (19,5 soat) bilan yalang'och substratning qarshiligi oshadi, bu uning korroziyaning ikkinchi bosqichida ekanligini va substrat yuzasida metall oksidi plyonka hosil bo'lishini ko'rsatadi.Xuddi shunday, vaqt o'tishi bilan sof alumina keramika qoplamasining qarshiligi ham ortadi, bu shuni ko'rsatadiki, bu vaqtda keramik qoplamaning sekinlashtiruvchi ta'siri mavjud bo'lsa-da, elektrolit qoplama / matritsaning bog'lash interfeysiga kirib, oksid plyonka hosil bo'lgan. kimyoviy reaksiya orqali.
0,2% mwnt-cooh-sdbs o'z ichiga olgan alumina qoplamasi, 0,2% grafen o'z ichiga olgan alumina qoplamasi va 0,2% mwnt-cooh-sdbs va 0,2% grafen o'z ichiga olgan alumina qoplamasi bilan solishtirganda, qoplama qarshiligi vaqt o'sishi bilan sezilarli darajada kamaydi, kamaydi. mos ravishda 22,94%, 25,60% va 9,61% ga, bu elektrolitning hozirgi vaqtda qoplama va substrat o'rtasidagi bo'g'inga kirmaganligini ko'rsatadi, Buning sababi shundaki, uglerod nanotubalari va grafenning tuzilishi elektrolitning pastga kirib borishini bloklaydi va shu bilan himoya qiladi. matritsa.Ikkalasining sinergik ta'siri qo'shimcha ravishda tasdiqlanadi.Ikkita nano materialni o'z ichiga olgan qoplama yaxshi korroziyaga chidamliligiga ega.

Tafel egri chizig'i va elektr impedans qiymatining o'zgarishi egri chizig'i orqali grafen, uglerod nanotubalari va ularning aralashmasi bilan alyuminiy oksidi keramik qoplamasi metall matritsaning korroziyaga chidamliligini yaxshilashi va ikkalasining sinergik ta'siri korroziyani yanada yaxshilashi mumkinligi aniqlandi. yopishtiruvchi keramik qoplamaning qarshiligi.Nano qo'shimchalarning qoplamaning korroziyaga chidamliligiga ta'sirini yanada o'rganish uchun korroziyadan keyin qoplamaning mikro sirt morfologiyasi kuzatildi.

Yuborish

Shakl 5 (A1, A2, B1, B2) korroziyadan keyin har xil kattalashtirishda ochiq 304 zanglamaydigan po'latdan va qoplangan sof alumina keramika sirt morfologiyasini ko'rsatadi.Shakl 5 (A2) korroziyadan keyin sirt qo'pol bo'lishini ko'rsatadi.Yalang'och substrat uchun elektrolitga botgandan keyin sirtda bir nechta yirik korroziya chuqurlari paydo bo'ladi, bu yalang'och metall matritsaning korroziyaga chidamliligi yomon ekanligini va elektrolitning matritsaga oson kirib borishini ko'rsatadi.5-rasmda (B2) ko'rsatilganidek, sof alumina keramik qoplamasi uchun, korroziyadan keyin gözenekli korroziya kanallari hosil bo'lsa-da, sof alumina keramika qoplamasining nisbatan zich tuzilishi va mukammal korroziyaga chidamliligi elektrolitlarning kirib kelishini samarali ravishda blokirovka qiladi, bu uning sababini tushuntiradi. alumina seramika qoplamasining empedansini samarali yaxshilash.

Yuborish

Mwnt-cooh-sdbs, 0,2% grafen o'z ichiga olgan qoplamalar va 0,2% mwnt-cooh-sdbs va 0,2% grafen o'z ichiga olgan qoplamalar sirt morfologiyasi.Ko'rinib turibdiki, 6-rasmdagi grafenni o'z ichiga olgan ikkita qoplama (B2 va C2) tekis tuzilishga ega, qoplamadagi zarralar orasidagi bog'lanish qattiq va agregat zarralari yopishtiruvchi bilan mahkam o'ralgan.Sirt elektrolitlar bilan eroziyalangan bo'lsa-da, kamroq gözenek kanallari hosil bo'ladi.Korroziyadan so'ng, qoplama yuzasi zich bo'lib, bir nechta nuqsonli tuzilmalar mavjud.6-rasm (A1, A2) uchun mwnt-cooh-sdbs xususiyatlaridan kelib chiqqan holda, korroziyadan oldingi qoplama bir xil taqsimlangan gözenekli strukturadir.Korroziyadan keyin asl qismning teshiklari tor va uzun bo'ladi va kanal chuqurroq bo'ladi.Shakl 6 (B2, C2) bilan solishtirganda, strukturaning ko'proq nuqsonlari bor, bu elektrokimyoviy korroziya sinovidan olingan qoplama empedansi qiymatining o'lchamlari taqsimotiga mos keladi.Bu shuni ko'rsatadiki, grafenni o'z ichiga olgan alumina keramika qoplamasi, ayniqsa grafen va uglerod nanotube aralashmasi eng yaxshi korroziyaga chidamliligiga ega.Buning sababi shundaki, uglerod nanotube va grafenning tuzilishi yoriq tarqalishini samarali ravishda blokirovka qilishi va matritsani himoya qilishi mumkin.

5. Munozara va xulosa
Alumina keramik qoplamasida uglerod nanonaychalari va grafen qo'shimchalarining korroziyaga chidamliligi sinovi va qoplamaning sirt mikro tuzilishini tahlil qilish orqali quyidagi xulosalar chiqariladi:

(1) Korroziya vaqti 19 soat bo'lganida, 0,2% gibrid uglerod nanotube + 0,2% grafen aralash material alumina keramik qoplama qo'shilganda, korroziya oqimi zichligi 2,890 × 10-6 A / sm2 dan 1,536 × 10-6 A / gacha ko'tarildi. sm2, elektr impedans 11388 Ō dan 28079 Ō gacha oshiriladi va korroziyaga chidamlilik samaradorligi eng katta, 46,85% ni tashkil qiladi.Sof alumina keramika qoplamasi bilan solishtirganda, grafen va uglerod nanotubalari bilan kompozit qoplama yaxshi korroziyaga chidamliligiga ega.

(2) Elektrolitning suvga cho'mish vaqtining oshishi bilan elektrolitlar metall oksidi plyonkasini hosil qilish uchun qoplama / substratning qo'shma yuzasiga kirib boradi, bu esa elektrolitning substratga kirishiga to'sqinlik qiladi.Elektr impedans birinchi navbatda pasayadi, keyin esa ortadi va sof alumina keramika qoplamasining korroziyaga chidamliligi yomon.Uglerod nanotubalari va grafenning tuzilishi va sinergiyasi elektrolitning pastga tushishiga to'sqinlik qildi.19,5 soat davomida namlanganida, nano materiallarni o'z ichiga olgan qoplamaning elektr impedansi mos ravishda 22,94%, 25,60% va 9,61% ga kamaydi va qoplamaning korroziyaga chidamliligi yaxshi edi.

6. Qoplamaning korroziyaga chidamliligining ta'sir mexanizmi
Tafel egri chizig'i va elektr impedans qiymatining o'zgarishi egri chizig'i orqali grafen, uglerod nanotubalari va ularning aralashmasi bilan alyuminiy oksidi keramik qoplamasi metall matritsaning korroziyaga chidamliligini yaxshilashi va ikkalasining sinergik ta'siri korroziyani yanada yaxshilashi mumkinligi aniqlandi. yopishtiruvchi keramik qoplamaning qarshiligi.Nano qo'shimchalarning qoplamaning korroziyaga chidamliligiga ta'sirini yanada o'rganish uchun korroziyadan keyin qoplamaning mikro sirt morfologiyasi kuzatildi.

Shakl 5 (A1, A2, B1, B2) korroziyadan keyin har xil kattalashtirishda ochiq 304 zanglamaydigan po'latdan va qoplangan sof alumina keramika sirt morfologiyasini ko'rsatadi.Shakl 5 (A2) korroziyadan keyin sirt qo'pol bo'lishini ko'rsatadi.Yalang'och substrat uchun elektrolitga botgandan keyin sirtda bir nechta yirik korroziya chuqurlari paydo bo'ladi, bu yalang'och metall matritsaning korroziyaga chidamliligi yomon ekanligini va elektrolitning matritsaga oson kirib borishini ko'rsatadi.5-rasmda (B2) ko'rsatilganidek, sof alumina keramik qoplamasi uchun, korroziyadan keyin gözenekli korroziya kanallari hosil bo'lsa-da, sof alumina keramika qoplamasining nisbatan zich tuzilishi va mukammal korroziyaga chidamliligi elektrolitlarning kirib kelishini samarali ravishda blokirovka qiladi, bu uning sababini tushuntiradi. alumina seramika qoplamasining empedansini samarali yaxshilash.

Mwnt-cooh-sdbs, 0,2% grafen o'z ichiga olgan qoplamalar va 0,2% mwnt-cooh-sdbs va 0,2% grafen o'z ichiga olgan qoplamalar sirt morfologiyasi.Ko'rinib turibdiki, 6-rasmdagi grafenni o'z ichiga olgan ikkita qoplama (B2 va C2) tekis tuzilishga ega, qoplamadagi zarralar orasidagi bog'lanish qattiq va agregat zarralari yopishtiruvchi bilan mahkam o'ralgan.Sirt elektrolitlar bilan eroziyalangan bo'lsa-da, kamroq gözenek kanallari hosil bo'ladi.Korroziyadan so'ng, qoplama yuzasi zich bo'lib, bir nechta nuqsonli tuzilmalar mavjud.6-rasm (A1, A2) uchun mwnt-cooh-sdbs xususiyatlaridan kelib chiqqan holda, korroziyadan oldingi qoplama bir xil taqsimlangan gözenekli strukturadir.Korroziyadan keyin asl qismning teshiklari tor va uzun bo'ladi va kanal chuqurroq bo'ladi.Shakl 6 (B2, C2) bilan solishtirganda, strukturaning ko'proq nuqsonlari bor, bu elektrokimyoviy korroziya sinovidan olingan qoplama empedansi qiymatining o'lchamlari taqsimotiga mos keladi.Bu shuni ko'rsatadiki, grafenni o'z ichiga olgan alumina keramika qoplamasi, ayniqsa grafen va uglerod nanotube aralashmasi eng yaxshi korroziyaga chidamliligiga ega.Buning sababi shundaki, uglerod nanotube va grafenning tuzilishi yoriq tarqalishini samarali ravishda blokirovka qilishi va matritsani himoya qilishi mumkin.

7. Munozara va xulosa
Alumina keramik qoplamasida uglerod nanonaychalari va grafen qo'shimchalarining korroziyaga chidamliligi sinovi va qoplamaning sirt mikro tuzilishini tahlil qilish orqali quyidagi xulosalar chiqariladi:

(1) Korroziya vaqti 19 soat bo'lganida, 0,2% gibrid uglerod nanotube + 0,2% grafen aralash material alumina keramik qoplama qo'shilganda, korroziya oqimi zichligi 2,890 × 10-6 A / sm2 dan 1,536 × 10-6 A / gacha ko'tarildi. sm2, elektr impedans 11388 Ō dan 28079 Ō gacha oshiriladi va korroziyaga chidamlilik samaradorligi eng katta, 46,85% ni tashkil qiladi.Sof alumina keramika qoplamasi bilan solishtirganda, grafen va uglerod nanotubalari bilan kompozit qoplama yaxshi korroziyaga chidamliligiga ega.

(2) Elektrolitning suvga cho'mish vaqtining oshishi bilan elektrolitlar metall oksidi plyonkasini hosil qilish uchun qoplama / substratning qo'shma yuzasiga kirib boradi, bu esa elektrolitning substratga kirishiga to'sqinlik qiladi.Elektr impedans birinchi navbatda pasayadi, keyin esa ortadi va sof alumina keramika qoplamasining korroziyaga chidamliligi yomon.Uglerod nanotubalari va grafenning tuzilishi va sinergiyasi elektrolitning pastga tushishiga to'sqinlik qildi.19,5 soat davomida namlanganida, nano materiallarni o'z ichiga olgan qoplamaning elektr impedansi mos ravishda 22,94%, 25,60% va 9,61% ga kamaydi va qoplamaning korroziyaga chidamliligi yaxshi edi.

(3) Uglerod nanotubalarining xususiyatlaridan kelib chiqqan holda, faqat uglerod nanotubalari bilan qo'shilgan qoplama korroziyadan oldin bir tekis taqsimlangan gözenekli tuzilishga ega.Korroziyadan keyin asl qismning teshiklari tor va uzun bo'ladi va kanallar chuqurroq bo'ladi.Grafenni o'z ichiga olgan qoplama korroziyadan oldin tekis tuzilishga ega, qoplamadagi zarralar orasidagi birikma yaqin va agregat zarralari yopishtiruvchi bilan mahkam o'ralgan.Korroziyadan keyin sirt elektrolitlar tomonidan eroziyalangan bo'lsa-da, bir nechta gözenek kanallari mavjud va struktura hali ham zich.Uglerod nanotubalari va grafenning tuzilishi yoriqlar tarqalishini samarali ravishda blokirovka qilishi va matritsani himoya qilishi mumkin.


Yuborilgan vaqt: 09-09-2022