1. Kaplama hazırlığı
Daha sonraki elektrokimyasal testi kolaylaştırmak için taban olarak 30 mm x 4 mm 304 paslanmaz çelik seçilmiştir.Alt tabakanın yüzeyindeki artık oksit tabakasını ve pas lekelerini zımpara kağıdıyla parlatın ve çıkarın, bunları aseton içeren bir behere koyun, alt tabakanın yüzeyindeki lekeleri Bangjie elektronik firmasının bg-06c ultrasonik temizleyicisiyle 20 dakika boyunca işleyin, çıkarın metal alt tabakanın yüzeyindeki aşınma kalıntılarını alkol ve damıtılmış suyla temizleyin ve bir üfleyiciyle kurutun.Daha sonra alümina (Al2O3), grafen ve hibrit karbon nanotüp (mwnt-coohsdbs) oranlarında (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2) hazırlanarak içerisine yerleştirildi. bilyalı öğütme ve karıştırma için bir bilyalı değirmen (Nanjing NANDA enstrüman fabrikasının qm-3sp2'si).Bilyalı değirmenin dönüş hızı 220 R/dak olarak ayarlandı ve bilyalı değirmen döndürüldü.
Bilyalı öğütme işleminden sonra, bilyalı öğütme tankının dönüş hızını, bilya frezeleme tamamlandıktan sonra dönüşümlü olarak 1/2 olacak şekilde, bilyalı öğütme tankının dönüş hızını ise bilyalı öğütme tamamlandıktan sonra dönüşümlü olarak 1/2 olacak şekilde ayarlayın.Bilyalı öğütülmüş seramik agrega ve bağlayıcı, 1,0 ∶ 0,8 kütle oranına göre eşit şekilde karıştırılır.Son olarak kürleme işlemi ile yapışkan seramik kaplama elde edildi.
2. Korozyon testi
Bu çalışmada, elektrokimyasal korozyon testi, Shanghai Chenhua chi660e elektrokimyasal iş istasyonunu benimser ve test, üç elektrotlu bir test sistemini benimser.Platin elektrot yardımcı elektrottur, gümüş gümüş klorür elektrot referans elektrottur ve kaplanmış numune, 1 cm2'lik etkili maruz kalma alanına sahip çalışma elektrotudur.Elektrolitik hücredeki referans elektrotu, çalışma elektrotunu ve yardımcı elektrotu Şekil 1 ve 2'de gösterildiği gibi cihaza bağlayın. Testten önce numuneyi %3,5 NaCl çözeltisi olan elektrolite batırın.
3. Kaplamaların elektrokimyasal korozyonunun Tafel analizi
Şekil 3, kaplanmamış substratın ve farklı nano katkı maddeleri ile kaplanmış seramik kaplamanın 19 saatlik elektrokimyasal korozyondan sonra Tafel eğrisini göstermektedir.Elektrokimyasal korozyon testinden elde edilen korozyon voltajı, korozyon akım yoğunluğu ve elektriksel empedans test verileri Tablo 1'de gösterilmektedir.
Göndermek
Korozyon akım yoğunluğu daha küçük ve korozyon direnci verimliliği daha yüksek olduğunda, kaplamanın korozyon direnci etkisi daha iyi olur.Şekil 3 ve tablo 1'de korozyon süresi 19 saat olduğunda çıplak metal matrisin maksimum korozyon voltajının -0,680 V olduğu ve matrisin korozyon akım yoğunluğunun da en büyük olduğu ve 2,890 × 10-6 A'ya ulaştığı görülmektedir. /cm2 。 Saf alümina seramik kaplama ile kaplandığında korozyon akım yoğunluğu %78'e, PE ise %22,01'e düştü.Bu, seramik kaplamanın daha iyi bir koruyucu rol oynadığını ve kaplamanın nötr elektrolitteki korozyon direncini artırabildiğini göstermektedir.
Kaplamaya %0,2 mwnt-cooh-sdbs veya %0,2 grafen eklendiğinde korozyon akım yoğunluğu azaldı, direnç arttı ve kaplamanın korozyon direnci sırasıyla %38,48 ve %40,10 PE ile daha da geliştirildi.Yüzey %0,2 mwnt-cooh-sdbs ve %0,2 grafen karışımlı alümina kaplama ile kaplandığında korozyon akımı 2,890×10-6 A/cm2’den maksimum direnç olan 1,536×10-6 A/cm2’ye kadar daha da düşer. değeri 11388 Ω'dan 28079 Ω'a çıkarıldı ve kaplamanın PE'si %46,85'e ulaşabildi.Hazırlanan hedef ürünün iyi bir korozyon direncine sahip olduğunu ve karbon nanotüpler ile grafenin sinerjik etkisinin seramik kaplamanın korozyon direncini etkili bir şekilde artırabildiğini göstermektedir.
4. Islatma süresinin kaplama empedansına etkisi
Kaplamanın korozyon direncini daha fazla araştırmak için, numunenin elektrolite batırılma süresinin test üzerindeki etkisi dikkate alınarak, Şekilde gösterildiği gibi dört kaplamanın farklı daldırma sürelerindeki direncinin değişim eğrileri elde edilir. 4.
Göndermek
Daldırma işleminin ilk aşamasında (10 saat), kaplamanın iyi yoğunluğu ve yapısından dolayı elektrolitin kaplamaya daldırılması zordur.Bu sırada seramik kaplama yüksek direnç göstermektedir.Bir süre ıslatıldıktan sonra direnç önemli ölçüde azalır, çünkü zaman geçtikçe elektrolit yavaş yavaş kaplamadaki gözenekler ve çatlaklar boyunca bir korozyon kanalı oluşturur ve matrisin içine nüfuz ederek direncinde önemli bir azalmaya neden olur. kaplama.
İkinci aşamada korozyon ürünleri belli bir miktara çıkınca difüzyon engellenir ve boşluk yavaş yavaş tıkanır.Aynı zamanda, elektrolit, bağlayıcı alt tabakanın/matrisin bağlanma arayüzüne nüfuz ettiğinde, su molekülleri, kaplama/matris birleşimindeki matristeki Fe elementi ile reaksiyona girerek ince bir metal oksit filmi üretecek ve bu da metalin yapışmasını engelleyecektir. elektrolitin matris içine nüfuz etmesi ve direnç değerinin artması.Çıplak metal matris elektrokimyasal olarak korozyona uğradığında, yeşil topak çökeltinin çoğu elektrolitin tabanında üretilir.Kaplanmış numune elektrolize edilirken elektrolitik çözeltinin rengi değişmedi, bu da yukarıdaki kimyasal reaksiyonun varlığını kanıtlayabilir.
Kısa ıslatma süresi ve büyük dış etki faktörleri nedeniyle, elektrokimyasal parametrelerin doğru değişim ilişkisini daha da elde etmek amacıyla 19 saatlik ve 19,5 saatlik Tafel eğrileri analiz edilmiştir.Zsimpwin analiz yazılımı tarafından elde edilen korozyon akım yoğunluğu ve direnci Tablo 2'de gösterilmektedir. 19 saat suda bekletildiğinde, çıplak alt tabaka ile karşılaştırıldığında saf alümina ve nano katkı maddeleri içeren alümina kompozit kaplamanın korozyon akım yoğunluğunun şu şekilde olduğu bulunabilir: daha küçük ve direnç değeri daha büyüktür.Karbon nanotüpler içeren seramik kaplama ile grafen içeren kaplamanın direnç değeri hemen hemen aynı olurken, karbon nanotüpler ve grafen kompozit malzemelerle kaplama yapısı önemli ölçüde güçlendirilmiştir. Bunun nedeni, tek boyutlu karbon nanotüpler ile iki boyutlu grafenin sinerjik etkisinin olmasıdır. malzemenin korozyon direncini artırır.
Daldırma süresinin artmasıyla (19,5 saat) çıplak alt tabakanın direnci artar, bu da korozyonun ikinci aşamasında olduğunu ve alt yüzey üzerinde metal oksit filmi oluştuğunu gösterir.Benzer şekilde, zamanın artmasıyla birlikte saf alümina seramik kaplamanın direnci de artar; bu, seramik kaplamanın yavaşlatıcı etkisi olmasına rağmen, elektrolitin kaplama / matrisin bağlanma arayüzüne nüfuz ettiğini ve oksit filmi ürettiğini gösterir. kimyasal reaksiyon yoluyla.
%0,2 mwnt-cooh-sdbs içeren alümina kaplama, %0,2 grafen içeren alümina kaplama ve %0,2 mwnt-cooh-sdbs ve %0,2 grafen içeren alümina kaplama ile karşılaştırıldığında, kaplama direnci zamanın artmasıyla önemli ölçüde azaldı, azaldı sırasıyla %22,94, %25,60 ve %9,61 oranında artarak elektrolitin kaplama ile alt tabaka arasındaki bağlantıya o sırada nüfuz etmediğini gösterir. Bunun nedeni, karbon nanotüplerin ve grafenin yapısının elektrolitin aşağı doğru nüfuzunu bloke etmesi ve böylece koruma sağlamasıdır. matris.İkisinin sinerjik etkisi daha da doğrulandı.İki nano malzeme içeren kaplamanın korozyon direnci daha iyidir.
Tafel eğrisi ve elektriksel empedans değerinin değişim eğrisi aracılığıyla, grafen, karbon nanotüpler ve bunların karışımları ile alümina seramik kaplamanın metal matrisin korozyon direncini artırabildiği ve ikisinin sinerjik etkisinin korozyonu daha da iyileştirebildiği bulunmuştur. Yapışkan seramik kaplamanın direnci.Nano katkı maddelerinin kaplamanın korozyon direnci üzerindeki etkisini daha fazla araştırmak için kaplamanın korozyon sonrası mikro yüzey morfolojisi gözlemlendi.
Göndermek
Şekil 5 (A1, A2, B1, B2), açıkta kalan 304 paslanmaz çelik ve kaplanmış saf alümina seramiklerin korozyondan sonra farklı büyütmelerde yüzey morfolojisini göstermektedir.Şekil 5 (A2), korozyondan sonra yüzeyin pürüzlü hale geldiğini göstermektedir.Çıplak alt tabaka için, elektrolite daldırıldıktan sonra yüzeyde birkaç büyük korozyon çukuru belirir; bu, çıplak metal matrisinin korozyon direncinin zayıf olduğunu ve elektrolitin matris içine nüfuz etmesinin kolay olduğunu gösterir.Saf alümina seramik kaplama için, Şekil 5'te (B2) gösterildiği gibi, korozyondan sonra gözenekli korozyon kanalları oluşmasına rağmen, saf alümina seramik kaplamanın nispeten yoğun yapısı ve mükemmel korozyon direnci, elektrolit istilasını etkili bir şekilde engeller; bu da korozyonun nedenini açıklar. Alümina seramik kaplamanın empedansının etkili bir şekilde iyileştirilmesi.
Göndermek
Mwnt-cooh-sdbs'nin yüzey morfolojisi, %0,2 grafen içeren kaplamalar ve %0,2 mwnt-cooh-sdbs ve %0,2 grafen içeren kaplamalar.Şekil 6’da grafen içeren iki kaplamanın (B2 ve C2) düz yapıya sahip olduğu, kaplamadaki parçacıklar arasındaki bağın sıkı olduğu, agrega parçacıklarının yapıştırıcı ile sıkıca sarıldığı görülmektedir.Yüzey elektrolit tarafından aşındırılsa da daha az gözenek kanalı oluşur.Korozyondan sonra kaplama yüzeyi yoğundur ve az sayıda kusur yapısı vardır.Şekil 6'ya (A1, A2) göre, mwnt-cooh-sdbs'nin özelliklerinden dolayı, korozyondan önceki kaplama düzgün dağılmış gözenekli bir yapıdır.Korozyon sonrası orijinal parçanın gözenekleri daralır ve uzar, kanal derinleşir.Şekil 6 (B2, C2) ile karşılaştırıldığında yapı daha fazla kusura sahiptir ve bu, elektrokimyasal korozyon testinden elde edilen kaplama empedans değerinin boyut dağılımıyla tutarlıdır.Grafen içeren alümina seramik kaplamanın, özellikle de grafen ve karbon nanotüp karışımının en iyi korozyon direncine sahip olduğunu göstermektedir.Bunun nedeni, karbon nanotüp ve grafenin yapısının çatlak difüzyonunu etkili bir şekilde bloke edebilmesi ve matrisi koruyabilmesidir.
5. Tartışma ve özet
Alümina seramik kaplama üzerinde karbon nanotüplerin ve grafen katkı maddelerinin korozyon direnci testi ve kaplamanın yüzey mikro yapısının analizi yoluyla aşağıdaki sonuçlara varılmıştır:
(1) Korozyon süresi 19 saat olduğunda, %0,2 hibrit karbon nanotüp + %0,2 grafen karışık malzeme alümina seramik kaplama eklendiğinde, korozyon akım yoğunluğu 2,890 × 10-6 A / cm2'den 1,536 × 10-6 A / cm2'ye yükseldi. cm2, elektrik empedansı 11388 Ω'dan 28079 Ω'a yükseltilir ve korozyon direnci verimliliği %46,85 ile en büyük değere ulaşır.Saf alümina seramik kaplamayla karşılaştırıldığında, grafen ve karbon nanotüplerden oluşan kompozit kaplamanın korozyon direnci daha iyidir.
(2) Elektrolitin daldırma süresinin artmasıyla birlikte, elektrolit kaplamanın/alt tabakanın bağlantı yüzeyine nüfuz ederek metal oksit filmi üretir, bu da elektrolitin alt tabakaya nüfuz etmesini engeller.Elektrik empedansı önce azalır, sonra artar ve saf alümina seramik kaplamanın korozyon direnci zayıftır.Karbon nanotüplerin ve grafenin yapısı ve sinerjisi, elektrolitin aşağıya doğru nüfuz etmesini engelledi.19,5 saat bekletildiğinde nano malzeme içeren kaplamanın elektriksel empedansı sırasıyla %22,94, %25,60 ve %9,61 oranında azalmış, kaplamanın korozyon direnci ise iyi çıkmıştır.
6. Kaplama korozyon direncinin etki mekanizması
Tafel eğrisi ve elektriksel empedans değerinin değişim eğrisi aracılığıyla, grafen, karbon nanotüpler ve bunların karışımları ile alümina seramik kaplamanın metal matrisin korozyon direncini artırabildiği ve ikisinin sinerjik etkisinin korozyonu daha da iyileştirebildiği bulunmuştur. Yapışkan seramik kaplamanın direnci.Nano katkı maddelerinin kaplamanın korozyon direnci üzerindeki etkisini daha fazla araştırmak için kaplamanın korozyon sonrası mikro yüzey morfolojisi gözlemlendi.
Şekil 5 (A1, A2, B1, B2), açıkta kalan 304 paslanmaz çelik ve kaplanmış saf alümina seramiklerin korozyondan sonra farklı büyütmelerde yüzey morfolojisini göstermektedir.Şekil 5 (A2), korozyondan sonra yüzeyin pürüzlü hale geldiğini göstermektedir.Çıplak alt tabaka için, elektrolite daldırıldıktan sonra yüzeyde birkaç büyük korozyon çukuru belirir; bu, çıplak metal matrisinin korozyon direncinin zayıf olduğunu ve elektrolitin matris içine nüfuz etmesinin kolay olduğunu gösterir.Saf alümina seramik kaplama için, Şekil 5'te (B2) gösterildiği gibi, korozyondan sonra gözenekli korozyon kanalları oluşmasına rağmen, saf alümina seramik kaplamanın nispeten yoğun yapısı ve mükemmel korozyon direnci, elektrolit istilasını etkili bir şekilde engeller; bu da korozyonun nedenini açıklar. Alümina seramik kaplamanın empedansının etkili bir şekilde iyileştirilmesi.
Mwnt-cooh-sdbs'nin yüzey morfolojisi, %0,2 grafen içeren kaplamalar ve %0,2 mwnt-cooh-sdbs ve %0,2 grafen içeren kaplamalar.Şekil 6’da grafen içeren iki kaplamanın (B2 ve C2) düz yapıya sahip olduğu, kaplamadaki parçacıklar arasındaki bağın sıkı olduğu, agrega parçacıklarının yapıştırıcı ile sıkıca sarıldığı görülmektedir.Yüzey elektrolit tarafından aşındırılsa da daha az gözenek kanalı oluşur.Korozyondan sonra kaplama yüzeyi yoğundur ve az sayıda kusur yapısı vardır.Şekil 6'ya (A1, A2) göre, mwnt-cooh-sdbs'nin özelliklerinden dolayı, korozyondan önceki kaplama düzgün dağılmış gözenekli bir yapıdır.Korozyon sonrası orijinal parçanın gözenekleri daralır ve uzar, kanal derinleşir.Şekil 6 (B2, C2) ile karşılaştırıldığında yapı daha fazla kusura sahiptir ve bu, elektrokimyasal korozyon testinden elde edilen kaplama empedans değerinin boyut dağılımıyla tutarlıdır.Grafen içeren alümina seramik kaplamanın, özellikle de grafen ve karbon nanotüp karışımının en iyi korozyon direncine sahip olduğunu göstermektedir.Bunun nedeni, karbon nanotüp ve grafenin yapısının çatlak difüzyonunu etkili bir şekilde bloke edebilmesi ve matrisi koruyabilmesidir.
7. Tartışma ve özet
Alümina seramik kaplama üzerinde karbon nanotüplerin ve grafen katkı maddelerinin korozyon direnci testi ve kaplamanın yüzey mikro yapısının analizi yoluyla aşağıdaki sonuçlara varılmıştır:
(1) Korozyon süresi 19 saat olduğunda, %0,2 hibrit karbon nanotüp + %0,2 grafen karışık malzeme alümina seramik kaplama eklendiğinde, korozyon akım yoğunluğu 2,890 × 10-6 A / cm2'den 1,536 × 10-6 A / cm2'ye yükseldi. cm2, elektrik empedansı 11388 Ω'dan 28079 Ω'a yükseltilir ve korozyon direnci verimliliği %46,85 ile en büyük değere ulaşır.Saf alümina seramik kaplamayla karşılaştırıldığında, grafen ve karbon nanotüplerden oluşan kompozit kaplamanın korozyon direnci daha iyidir.
(2) Elektrolitin daldırma süresinin artmasıyla birlikte, elektrolit kaplamanın/alt tabakanın bağlantı yüzeyine nüfuz ederek metal oksit filmi üretir, bu da elektrolitin alt tabakaya nüfuz etmesini engeller.Elektrik empedansı önce azalır, sonra artar ve saf alümina seramik kaplamanın korozyon direnci zayıftır.Karbon nanotüplerin ve grafenin yapısı ve sinerjisi, elektrolitin aşağıya doğru nüfuz etmesini engelledi.19,5 saat bekletildiğinde nano malzeme içeren kaplamanın elektriksel empedansı sırasıyla %22,94, %25,60 ve %9,61 oranında azalmış, kaplamanın korozyon direnci ise iyi çıkmıştır.
(3) Karbon nanotüplerin özelliklerinden dolayı, yalnızca karbon nanotüplerle eklenen kaplama, korozyondan önce eşit şekilde dağılmış gözenekli bir yapıya sahiptir.Korozyon sonrası orijinal parçanın gözenekleri daralır ve uzar, kanallar derinleşir.Grafen içeren kaplama korozyondan önce düz bir yapıya sahiptir, kaplamadaki parçacıklar arasındaki kombinasyon yakındır ve agrega parçacıkları yapışkanla sıkıca sarılmıştır.Korozyon sonrası yüzey elektrolit tarafından aşındırılsa da gözenek kanalları azdır ve yapı hala yoğundur.Karbon nanotüplerin ve grafenin yapısı, çatlak yayılmasını etkili bir şekilde engelleyebilir ve matrisi koruyabilir.
Gönderim zamanı: Mart-09-2022