1. Paghahanda ng patong
Upang mapadali ang paglaon ng pagsubok sa electrochemical, 30mm ang napili × 4 mm 304 hindi kinakalawang na asero bilang base. Polish at alisin ang natitirang layer ng oxide at kalawang na mga spot sa ibabaw ng substrate na may papel de liha, ilagay ang mga ito sa isang beaker na naglalaman ng acetone, gamutin ang mga mantsa sa ibabaw ng substrate na may BG-06C ultrasonic cleaner ng Bangjie Electronics Company para sa 20min, alisin Ang mga labi ng suot sa ibabaw ng metal substrate na may alkohol at distilled water, at tuyo ang mga ito ng isang blower. Pagkatapos, ang alumina (al2O3), graphene at hybrid carbon nanotube (MWNT-COOHSDBS) ay inihanda sa proporsyon (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2), at ilagay sa Isang ball mill (QM-3SP2 ng Nanjing Nanda Instrument Factory) para sa paggiling ng bola at paghahalo. Ang umiikot na bilis ng bola mill ay nakatakda sa 220 r / min, at ang bola mill ay nakabukas
Matapos ang paggiling ng bola, itakda ang bilis ng pag -ikot ng tangke ng paggiling ng bola upang maging 1/2 halili pagkatapos makumpleto ang paggiling ng bola, at itakda ang bilis ng pag -ikot ng tangke ng paggiling ng bola upang maging 1/2 na halili pagkatapos makumpleto ang paggiling ng bola. Ang bola milled ceramic aggregate at binder ay halo -halong pantay ayon sa mass fraction na 1.0 ∶ 0.8. Sa wakas, ang malagkit na ceramic coating ay nakuha sa pamamagitan ng proseso ng pagpapagaling.
2. Pagsubok sa Corrosion
Sa pag -aaral na ito, ang Electrochemical Corrosion Test ay nagpatibay sa Shanghai Chenhua Chi660e Electrochemical Workstation, at ang pagsubok ay nagpatibay ng isang tatlong sistema ng pagsubok sa elektrod. Ang platinum electrode ay ang pantulong na elektrod, ang pilak na pilak na klorido na elektrod ay ang sanggunian na elektrod, at ang pinahiran na sample ay ang gumaganang elektrod, na may isang epektibong lugar ng pagkakalantad ng 1cm2. Ikonekta ang sanggunian na elektrod, nagtatrabaho elektrod at pantulong na elektrod sa electrolytic cell na may instrumento, tulad ng ipinapakita sa Mga figure 1 at 2. Bago ang pagsubok, ibabad ang sample sa electrolyte, na 3.5% na solusyon ng NaCl.
3. Pagtatasa ng Tafel ng Electrochemical Corrosion ng Coatings
Ipinapakita ng Fig. Ang boltahe ng kaagnasan, kaagnasan ng kasalukuyang density at data ng pagsubok sa impedance ng elektrikal na nakuha mula sa electrochemical corrosion test ay ipinapakita sa Talahanayan 1.
Isumite
Kapag ang corrosion kasalukuyang density ay mas maliit at ang kahusayan ng paglaban sa kaagnasan ay mas mataas, ang epekto ng paglaban ng kaagnasan ng patong ay mas mahusay. Makikita mula sa Figure 3 at Talahanayan 1 na kapag ang oras ng kaagnasan ay 19h, ang maximum na boltahe ng kaagnasan ng hubad na metal matrix ay -0.680 V, at ang kaagnasan na kasalukuyang density ng matrix ay din ang pinakamalaking, na umaabot sa 2.890 × 10-6 a /cm2。 Kapag pinahiran ng purong alumina ceramic coating, ang kaagnasan kasalukuyang density ay nabawasan sa 78% at PE ay 22.01%. Ipinapakita nito na ang ceramic coating ay gumaganap ng isang mas mahusay na papel na proteksiyon at maaaring mapabuti ang paglaban ng kaagnasan ng patong sa neutral na electrolyte.
Kapag ang 0.2% MWNT-COOH-SDBS o 0.2% graphene ay naidagdag sa patong, nabawasan ang kaagnasan ng kasalukuyang density, nadagdagan ang paglaban, at ang paglaban ng kaagnasan ng patong ay karagdagang napabuti, na may PE na 38.48% at 40.10% ayon sa pagkakabanggit. Kapag ang ibabaw ay pinahiran na may 0.2% MWNT-COOH-SDBS at 0.2% graphene na halo-halong alumina coating, ang kasalukuyang kaagnasan halaga, nadagdagan mula 11388 Ω hanggang 28079 Ω, at ang PE ng patong ay maaaring umabot sa 46.85%. Ipinapakita nito na ang handa na target na produkto ay may mahusay na paglaban sa kaagnasan, at ang synergistic na epekto ng carbon nanotubes at graphene ay maaaring epektibong mapabuti ang paglaban ng kaagnasan ng ceramic coating.
4. Epekto ng pagbababad ng oras sa patong impedance
Upang higit pang galugarin ang paglaban ng kaagnasan ng patong, isinasaalang -alang ang impluwensya ng oras ng paglulubog ng sample sa electrolyte sa pagsubok, ang mga curves ng pagbabago ng paglaban ng apat na coatings sa iba't ibang oras ng paglulubog ay nakuha, tulad ng ipinapakita sa figure 4.
Isumite
Sa paunang yugto ng paglulubog (10 h), dahil sa mabuting density at istraktura ng patong, ang electrolyte ay mahirap ibabad sa patong. Sa oras na ito, ang ceramic coating ay nagpapakita ng mataas na pagtutol. Pagkatapos ng pagbabad sa loob ng isang panahon, ang paglaban ay bumababa nang malaki, dahil sa paglipas ng oras, ang electrolyte ay unti -unting bumubuo ng isang channel ng kaagnasan sa pamamagitan ng ang patong.
Sa ikalawang yugto, kapag ang mga produkto ng kaagnasan ay tumaas sa isang tiyak na halaga, ang pagsasabog ay naharang at ang agwat ay unti -unting naharang. Kasabay nito, kapag ang electrolyte ay tumagos sa bonding interface ng bonding bottom layer / matrix, ang mga molekula ng tubig ay magiging reaksyon sa elemento ng FE sa matrix sa coating / matrix junction upang makabuo ng isang manipis na metal oxide film, na pumipigil sa Ang pagtagos ng electrolyte sa matrix at pinatataas ang halaga ng paglaban. Kapag ang hubad na metal matrix ay electrochemically corroded, ang karamihan sa berdeng flocculent na pag -ulan ay ginawa sa ilalim ng electrolyte. Ang solusyon ng electrolytic ay hindi nagbago ng kulay kapag electrolyzing ang pinahiran na sample, na maaaring patunayan ang pagkakaroon ng reaksyon sa kemikal sa itaas.
Dahil sa maikling oras ng pagbababad at malaking panlabas na impluwensya ng mga kadahilanan, upang higit na makuha ang tumpak na relasyon ng pagbabago ng mga electrochemical na mga parameter, ang mga curves ng tafel na 19 h at 19.5 h ay nasuri. Ang kaagnasan ng kasalukuyang density at paglaban na nakuha ng ZSimpwin analysis software ay ipinapakita sa Talahanayan 2. Mahahanap na kapag nababad sa loob ng 19 h, kumpara sa hubad na substrate, ang kaagnasan kasalukuyang density ng purong alumina at alumina composite coating na naglalaman ng mga nano additive material ay Mas maliit at ang halaga ng paglaban ay mas malaki. Ang halaga ng paglaban ng ceramic coating na naglalaman ng mga carbon nanotubes at patong na naglalaman ng graphene ay halos pareho, habang ang istraktura ng patong na may carbon nanotubes at mga graphene composite na materyales nagpapabuti sa paglaban ng kaagnasan ng materyal.
Sa pagtaas ng oras ng paglulubog (19.5 h), ang paglaban ng hubad na substrate ay nagdaragdag, na nagpapahiwatig na ito ay nasa ikalawang yugto ng kaagnasan at metal oxide film ay ginawa sa ibabaw ng substrate. Katulad nito, sa pagtaas ng oras, ang paglaban ng purong alumina ceramic coating ay nagdaragdag din, na nagpapahiwatig na sa oras na ito, bagaman mayroong mabagal na epekto ng ceramic coating, ang electrolyte ay tumagos sa bonding interface ng coating / matrix, at gumawa ng oxide film sa pamamagitan ng reaksyon ng kemikal.
Kumpara sa alumina coating na naglalaman ng 0.2% MWNT-COOH-SDBS, ang alumina coating na naglalaman ng 0.2% graphene at ang alumina coating na naglalaman ng 0.2% MWNT-COOH-SDBS at 0.2% graphene, ang paglaban ng patong ay bumaba nang malaki sa pagtaas ng oras, nabawasan sa pamamagitan ng 22.94%, 25.60% at 9.61% ayon sa pagkakabanggit, na nagpapahiwatig na ang electrolyte ay hindi tumagos sa magkasanib na pagitan Ang patong at ang substrate sa oras na ito, ito ay dahil ang istraktura ng mga carbon nanotubes at graphene ay hinaharangan ang pababang pagtagos ng electrolyte, sa gayon pinoprotektahan ang matrix. Ang synergistic na epekto ng dalawa ay karagdagang napatunayan. Ang patong na naglalaman ng dalawang materyales na nano ay may mas mahusay na paglaban sa kaagnasan.
Sa pamamagitan ng curve ng tafel at ang curve curve ng de -koryenteng halaga ng impedance, natagpuan na ang alumina ceramic coating na may graphene, carbon nanotubes at ang kanilang halo ay maaaring mapabuti ang paglaban ng kaagnasan ng metal matrix, at ang synergistic na epekto ng dalawa ay maaaring mapabuti ang kaagnasan ng kaagnasan Paglaban ng malagkit na ceramic coating. Upang higit pang galugarin ang epekto ng mga nano additives sa kaagnasan ng paglaban ng patong, ang micro surface morphology ng patong matapos na ma -obserbahan ang kaagnasan.
Isumite
Ang Figure 5 (A1, A2, B1, B2) ay nagpapakita ng morphology sa ibabaw ng nakalantad na 304 hindi kinakalawang na asero at pinahiran na purong alumina keramika sa iba't ibang magnification pagkatapos ng kaagnasan. Ang Figure 5 (A2) ay nagpapakita na ang ibabaw pagkatapos ng kaagnasan ay nagiging magaspang. Para sa hubad na substrate, maraming mga malalaking pits ng kaagnasan ang lumilitaw sa ibabaw pagkatapos ng paglulubog sa electrolyte, na nagpapahiwatig na ang paglaban ng kaagnasan ng hubad na metal matrix ay mahirap at ang electrolyte ay madaling tumagos sa matrix. Para sa purong alumina ceramic coating, tulad ng ipinapakita sa Figure 5 (B2), bagaman ang mga porous corrosion channel ay nabuo pagkatapos ng kaagnasan, ang medyo siksik na istraktura at mahusay na paglaban ng kaagnasan ng purong alumina ceramic coating na epektibong hadlangan ang pagsalakay ng electrolyte, na nagpapaliwanag ng dahilan ng ang dahilan ng Ang mabisang pagpapabuti ng impedance ng alumina ceramic coating.
Isumite
Surface morphology ng MWNT-COOH-SDBS, coatings na naglalaman ng 0.2% graphene at coatings na naglalaman ng 0.2% MWNT-COOH-SDBS at 0.2% graphene. Makikita na ang dalawang coatings na naglalaman ng graphene sa Figure 6 (B2 at C2) ay may patag na istraktura, ang pagbubuklod sa pagitan ng mga particle sa patong ay masikip, at ang mga pinagsama -samang mga particle ay mahigpit na nakabalot ng malagkit. Bagaman ang ibabaw ay nabura ng electrolyte, mas kaunting mga channel ng butas ang nabuo. Matapos ang kaagnasan, ang ibabaw ng patong ay siksik at may kaunting mga istruktura ng depekto. Para sa Figure 6 (A1, A2), dahil sa mga katangian ng MWNT-COOH-SDBS, ang patong bago ang kaagnasan ay isang pantay na ipinamamahagi na porous na istraktura. Matapos ang kaagnasan, ang mga pores ng orihinal na bahagi ay naging makitid at mahaba, at ang channel ay nagiging mas malalim. Kung ikukumpara sa Figure 6 (B2, C2), ang istraktura ay may higit na mga depekto, na naaayon sa laki ng pamamahagi ng halaga ng impedance ng patong na nakuha mula sa electrochemical corrosion test. Ipinapakita nito na ang alumina ceramic coating na naglalaman ng graphene, lalo na ang halo ng graphene at carbon nanotube, ay may pinakamahusay na paglaban sa kaagnasan. Ito ay dahil ang istraktura ng carbon nanotube at graphene ay maaaring epektibong mai -block ang pagsasabog ng crack at protektahan ang matrix.
5. Talakayan at Buod
Sa pamamagitan ng pagsubok sa paglaban ng kaagnasan ng carbon nanotubes at graphene additives sa alumina ceramic coating at ang pagsusuri ng ibabaw ng microstructure ng patong, ang mga sumusunod na konklusyon ay iguguhit:
(1) Kapag ang oras ng kaagnasan ay 19 h, pagdaragdag ng 0.2% hybrid carbon nanotube + 0.2% graphene na halo Ang CM2, ang impedance ng elektrikal ay nadagdagan mula 11388 Ω hanggang 28079 Ω, at ang kahusayan ng paglaban sa kaagnasan ay Ang pinakamalaking, 46.85%. Kung ikukumpara sa purong alumina ceramic coating, ang pinagsama -samang patong na may graphene at carbon nanotubes ay may mas mahusay na paglaban sa kaagnasan.
. Ang de -koryenteng impedance ay unang bumababa at pagkatapos ay tumataas, at ang paglaban ng kaagnasan ng purong alumina ceramic coating ay mahirap. Ang istraktura at synergy ng carbon nanotubes at graphene ay hinarangan ang pababang pagtagos ng electrolyte. Kapag nababad para sa 19.5 h, ang de -koryenteng impedance ng patong na naglalaman ng mga materyales na nano ay nabawasan ng 22.94%, 25.60% at 9.61% ayon sa pagkakabanggit, at ang pagtutol ng kaagnasan ng patong ay mabuti.
6. Impluwensya ng mekanismo ng paglaban sa coating corrosion
Sa pamamagitan ng curve ng tafel at ang curve curve ng de -koryenteng halaga ng impedance, natagpuan na ang alumina ceramic coating na may graphene, carbon nanotubes at ang kanilang halo ay maaaring mapabuti ang paglaban ng kaagnasan ng metal matrix, at ang synergistic na epekto ng dalawa ay maaaring mapabuti ang kaagnasan ng kaagnasan Paglaban ng malagkit na ceramic coating. Upang higit pang galugarin ang epekto ng mga nano additives sa kaagnasan ng paglaban ng patong, ang micro surface morphology ng patong matapos na ma -obserbahan ang kaagnasan.
Ang Figure 5 (A1, A2, B1, B2) ay nagpapakita ng morphology sa ibabaw ng nakalantad na 304 hindi kinakalawang na asero at pinahiran na purong alumina keramika sa iba't ibang magnification pagkatapos ng kaagnasan. Ang Figure 5 (A2) ay nagpapakita na ang ibabaw pagkatapos ng kaagnasan ay nagiging magaspang. Para sa hubad na substrate, maraming mga malalaking pits ng kaagnasan ang lumilitaw sa ibabaw pagkatapos ng paglulubog sa electrolyte, na nagpapahiwatig na ang paglaban ng kaagnasan ng hubad na metal matrix ay mahirap at ang electrolyte ay madaling tumagos sa matrix. Para sa purong alumina ceramic coating, tulad ng ipinapakita sa Figure 5 (B2), bagaman ang mga porous corrosion channel ay nabuo pagkatapos ng kaagnasan, ang medyo siksik na istraktura at mahusay na paglaban ng kaagnasan ng purong alumina ceramic coating na epektibong hadlangan ang pagsalakay ng electrolyte, na nagpapaliwanag ng dahilan ng ang dahilan ng Ang mabisang pagpapabuti ng impedance ng alumina ceramic coating.
Surface morphology ng MWNT-COOH-SDBS, coatings na naglalaman ng 0.2% graphene at coatings na naglalaman ng 0.2% MWNT-COOH-SDBS at 0.2% graphene. Makikita na ang dalawang coatings na naglalaman ng graphene sa Figure 6 (B2 at C2) ay may patag na istraktura, ang pagbubuklod sa pagitan ng mga particle sa patong ay masikip, at ang mga pinagsama -samang mga particle ay mahigpit na nakabalot ng malagkit. Bagaman ang ibabaw ay nabura ng electrolyte, mas kaunting mga channel ng butas ang nabuo. Matapos ang kaagnasan, ang ibabaw ng patong ay siksik at may kaunting mga istruktura ng depekto. Para sa Figure 6 (A1, A2), dahil sa mga katangian ng MWNT-COOH-SDBS, ang patong bago ang kaagnasan ay isang pantay na ipinamamahagi na porous na istraktura. Matapos ang kaagnasan, ang mga pores ng orihinal na bahagi ay naging makitid at mahaba, at ang channel ay nagiging mas malalim. Kung ikukumpara sa Figure 6 (B2, C2), ang istraktura ay may higit na mga depekto, na naaayon sa laki ng pamamahagi ng halaga ng impedance ng patong na nakuha mula sa electrochemical corrosion test. Ipinapakita nito na ang alumina ceramic coating na naglalaman ng graphene, lalo na ang halo ng graphene at carbon nanotube, ay may pinakamahusay na paglaban sa kaagnasan. Ito ay dahil ang istraktura ng carbon nanotube at graphene ay maaaring epektibong mai -block ang pagsasabog ng crack at protektahan ang matrix.
7. Talakayan at Buod
Sa pamamagitan ng pagsubok sa paglaban ng kaagnasan ng carbon nanotubes at graphene additives sa alumina ceramic coating at ang pagsusuri ng ibabaw ng microstructure ng patong, ang mga sumusunod na konklusyon ay iguguhit:
(1) Kapag ang oras ng kaagnasan ay 19 h, pagdaragdag ng 0.2% hybrid carbon nanotube + 0.2% graphene na halo Ang CM2, ang impedance ng elektrikal ay nadagdagan mula 11388 Ω hanggang 28079 Ω, at ang kahusayan ng paglaban sa kaagnasan ay Ang pinakamalaking, 46.85%. Kung ikukumpara sa purong alumina ceramic coating, ang pinagsama -samang patong na may graphene at carbon nanotubes ay may mas mahusay na paglaban sa kaagnasan.
. Ang de -koryenteng impedance ay unang bumababa at pagkatapos ay tumataas, at ang paglaban ng kaagnasan ng purong alumina ceramic coating ay mahirap. Ang istraktura at synergy ng carbon nanotubes at graphene ay hinarangan ang pababang pagtagos ng electrolyte. Kapag nababad para sa 19.5 h, ang de -koryenteng impedance ng patong na naglalaman ng mga materyales na nano ay nabawasan ng 22.94%, 25.60% at 9.61% ayon sa pagkakabanggit, at ang pagtutol ng kaagnasan ng patong ay mabuti.
(3) Dahil sa mga katangian ng carbon nanotubes, ang patong na idinagdag na may mga carbon nanotubes lamang ay may pantay na ipinamamahagi na porous na istraktura bago ang kaagnasan. Matapos ang kaagnasan, ang mga pores ng orihinal na bahagi ay nagiging makitid at mahaba, at ang mga channel ay nagiging mas malalim. Ang patong na naglalaman ng graphene ay may flat na istraktura bago ang kaagnasan, ang kumbinasyon sa pagitan ng mga particle sa patong ay malapit, at ang mga pinagsama -samang mga particle ay mahigpit na nakabalot ng malagkit. Bagaman ang ibabaw ay nabura ng electrolyte pagkatapos ng kaagnasan, kakaunti ang mga channel ng butas at ang istraktura ay siksik pa rin. Ang istraktura ng carbon nanotubes at graphene ay maaaring epektibong mai -block ang pagpapalaganap ng crack at protektahan ang matrix.
Oras ng Mag-post: Mar-09-2022