banner

Studi ketahanan korosi lapisan keramik alumina diperkuat graphene/karbon nanotube

1. Persiapan lapisan
Kanggo nggampangake tes elektrokimia mengko, 30mm dipilih × 4 mm 304 stainless steel minangka basis.Semir lan copot lapisan oksida sing isih ana lan bintik-bintik karat ing permukaan substrat nganggo sandpaper, lebokake menyang gelas sing ngemot aseton, nambani noda ing permukaan substrat kanthi pembersih ultrasonik bg-06c saka perusahaan elektronik Bangjie suwene 20 menit, copot. lebu nyandhang ing permukaan substrat logam kanthi alkohol lan banyu suling, lan garing nganggo blower.Banjur, alumina (Al2O3), graphene lan nanotube karbon hibrida (mwnt-coohsdbs) disiapake kanthi proporsi (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2), lan dilebokake ing pabrik werni (qm-3sp2 saka pabrik instrumen Nanjing NANDA) kanggo panggilingan werni lan nyawiji.Kacepetan puteran saka ball mill disetel dadi 220 R / min, lan ball mill diuripake menyang

Sawise panggilingan werni, nyetel kacepetan rotasi tank panggilingan werni dadi 1/2 gantian sawise panggilingan werni wis rampung, lan nyetel kacepetan rotasi tank panggilingan werni dadi 1/2 gantian sawise panggilingan werni wis rampung.Agregat lan binder keramik sing digiling bola dicampur kanthi rata miturut fraksi massa 1,0 ∶ 0,8.Pungkasan, lapisan keramik adesif dipikolehi kanthi proses curing.

2. Test karat
Ing panliten iki, tes karat elektrokimia nggunakake stasiun kerja elektrokimia Shanghai Chenhua chi660e, lan tes kasebut nggunakake sistem tes telung elektroda.Elektroda platinum minangka elektroda tambahan, elektroda perak klorida minangka elektroda referensi, lan sampel sing dilapisi minangka elektroda kerja, kanthi area cahya sing efektif 1cm2.Sambungake elektroda referensi, elektroda kerja lan elektroda tambahan ing sel elektrolitik karo instrumen, kaya sing ditampilake ing Gambar 1 lan 2. Sadurunge tes, rendhem sampel ing elektrolit, yaiku larutan NaCl 3,5%.

3. Analisis Tafel saka karat elektrokimia saka lapisan
Fig.. 3 nuduhake kurva Tafel saka landasan uncoated lan lapisan Keramik ditutupi karo aditif nano beda sawise karat elektrokimia kanggo 19h.Tegangan karat, kapadhetan arus korosi lan data tes impedansi listrik sing dipikolehi saka tes korosi elektrokimia ditampilake ing Tabel 1.

Kirimake
Nalika Kapadhetan saiki karat cilik lan efficiency resistance karat luwih, efek resistance karat saka lapisan luwih apik.Bisa dideleng saka Figure 3 lan tabel 1 yen wektu korosi yaiku 19h, tegangan korosi maksimum matriks bare metal yaiku -0,680 V, lan kerapatan arus korosi matriks uga paling gedhe, tekan 2,890 × 10-6 A /cm2 。 Nalika dilapisi karo lapisan keramik alumina murni, Kapadhetan saiki karat suda kanggo 78% lan PE ana 22,01%.Iki nuduhake yen lapisan keramik nduweni peran protèktif sing luwih apik lan bisa ningkatake resistensi korosi lapisan ing elektrolit netral.

Nalika 0,2% mwnt-cooh-sdbs utawa 0,2% graphene ditambahake ing lapisan, Kapadhetan saiki karat suda, resistance tambah, lan resistance karat saka lapisan iki luwih apik, karo PE mungguh 38,48% lan 40,10%.Nalika lumahing dilapisi karo lapisan alumina campuran 0,2% mwnt-cooh-sdbs lan 0,2% graphene, arus korosi luwih suda saka 2,890 × 10-6 A / cm2 mudhun dadi 1,536 × 10-6 A / cm2, resistensi maksimum nilai, tambah saka 11388 Ω kanggo 28079 Ω, lan PE lapisan bisa tekan 46,85%.Iku nuduhake yen produk target disiapake wis resistance karat apik, lan efek synergistic saka nanotube karbon lan graphene èfèktif bisa nambah resistance karat saka lapisan Keramik.

4. Efek wektu soaking ing impedansi lapisan
Supaya luwih njelajah resistance karat saka lapisan, considering pengaruh wektu kecemplung sampel ing elektrolit ing test, kurva owah-owahan saka resistance saka patang lapisan ing wektu kecemplung beda dijupuk, minangka ditampilake ing Figure 4.

Kirimake
Ing tahap awal kecemplung (10 h), amarga kapadhetan lan struktur lapisan sing apik, elektrolit angel dicelupake ing lapisan kasebut.Ing wektu iki, lapisan keramik nuduhake resistance dhuwur.Sawise rendhem kanggo sawetara wektu, resistance sudo Ngartekno, amarga liwat wektu, elektrolit mboko sithik mbentuk saluran korosi liwat pori-pori lan retak ing lapisan lan penetrates menyang matriks, asil ing nyuda pinunjul ing resistance saka lapisan kasebut.

Ing tataran kapindho, nalika produk karat mundhak menyang jumlah tartamtu, difusi diblokir lan longkangan mboko sithik diblokir.Ing wektu sing padha, nalika elektrolit penetrates menyang antarmuka iketan saka ikatan lapisan ngisor / matriks, molekul banyu bakal nanggepi karo unsur Fe ing matriks ing nutupi / matriks prapatan kanggo gawé film oksida logam lancip, kang ngalangi ing. penetrasi elektrolit menyang matriks lan nambah nilai resistance.Nalika matriks logam gundhul wis electrochemically corroded, paling saka udan flocculent ijo diprodhuksi ing ngisor elektrolit.Solusi elektrolitik ora ngganti warna nalika ngelektrolisis sampel sing dilapisi, sing bisa mbuktekake anane reaksi kimia ing ndhuwur.

Amarga wektu soaking cendhak lan faktor pengaruh njaba gedhe, supaya luwih diwenehi hubungan owah-owahan akurat paramèter elektrokimia, kurva Tafel 19 h lan 19,5 h dianalisis.Kapadhetan arus korosi lan resistensi sing dipikolehi dening piranti lunak analisis zsimpwin ditampilake ing Tabel 2. Bisa ditemokake yen direndhem nganti 19 jam, dibandhingake karo substrat kosong, kapadhetan arus korosi saka lapisan komposit alumina murni lan alumina sing ngemot bahan aditif nano. luwih cilik lan nilai resistance luwih gedhe.Nilai resistance lapisan keramik ngemot nanotube karbon lan lapisan ngemot graphene meh padha, nalika struktur lapisan karo nanotube karbon lan bahan komposit graphene wis Ngartekno meningkat, Iki amarga efek sinergi saka nanotubes karbon siji-dimensi lan graphene loro-dimensi. mbenakake resistance karat saka materi.

Kanthi nambah wektu kecemplung (19,5 h), resistance saka landasan gundhul mundhak, nuduhake yen ana ing tataran kapindho karat lan film oksida logam diprodhuksi ing lumahing substrat.Kajaba iku, kanthi nambah wektu, resistensi lapisan keramik alumina murni uga mundhak, nuduhake yen ing wektu iki, sanajan ana efek kalem saka lapisan keramik, elektrolit wis nembus antarmuka ikatan lapisan / matriks, lan ngasilake film oksida. liwat reaksi kimia.
Dibandhingake karo lapisan alumina sing ngemot 0,2% mwnt-cooh-sdbs, lapisan alumina sing ngemot 0,2% graphene lan lapisan alumina sing ngemot 0,2% mwnt-cooh-sdbs lan 0,2% graphene, resistensi lapisan mudhun sacara signifikan kanthi nambah wektu, mudhun. dening 22,94%, 25,60% lan 9,61% mungguh, nuduhake yen elektrolit ora nembus menyang peserta antarane lapisan lan landasan ing wektu iki, Iki amarga struktur nanotube karbon lan graphene pamblokiran seng nembus mudhun saka elektrolit, saéngga nglindhungi. matriks.Efek sinergis saka loro kasebut luwih diverifikasi.Lapisan sing ngemot rong bahan nano nduweni ketahanan korosi sing luwih apik.

Liwat kurva Tafel lan kurva owah-owahan nilai impedansi listrik, ditemokake yen lapisan keramik alumina kanthi graphene, nanotube karbon lan campuran bisa nambah resistensi korosi matriks logam, lan efek sinergis saka loro kasebut bisa nambah korosi. resistance saka lapisan Keramik adhesive.Supaya luwih njelajah efek saka aditif nano ing resistance karat saka lapisan, morfologi lumahing mikro saka lapisan sawise karat diamati.

Kirimake

Figure 5 (A1, A2, B1, B2) nuduhake morfologi lumahing kapapar 304 stainless steel lan ditutupi alumina murni keramik ing magnification beda sawise karat.Gambar 5 (A2) nuduhake yen permukaan sawise korosi dadi kasar.Kanggo landasan gundhul, sawetara pit karat gedhe katon ing lumahing sawise kecemplung ing elektrolit, nuduhake yen resistance karat matriks logam gundhul miskin lan elektrolit gampang nembus menyang matriks.Kanggo lapisan Keramik alumina murni, minangka ditampilake ing Figure 5 (B2), sanajan saluran korosi keropos kui sawise karat, struktur relatif kandhel lan resistance karat banget saka lapisan Keramik alumina murni èfèktif ngalangi invasi elektrolit, kang nerangake alesan kanggo dandan efektif saka impedansi lapisan keramik alumina.

Kirimake

Morfologi lumahing mwnt-cooh-sdbs, lapisan ngemot 0,2% graphene lan lapisan ngemot 0,2% mwnt-cooh-sdbs lan 0,2% graphene.Bisa dideleng yen rong lapisan sing ngemot graphene ing Gambar 6 (B2 lan C2) nduweni struktur sing rata, ikatan antarane partikel ing lapisan kasebut nyenyet, lan partikel agregat dibungkus kanthi adhesif.Senajan lumahing wis eroded dening elektrolit, kurang saluran pori sing kawangun.Sawise karat, lumahing lapisan kandhel lan ana sawetara struktur cacat.Kanggo Gambar 6 (A1, A2), amarga karakteristik mwnt-cooh-sdbs, lapisan sadurunge korosi minangka struktur keropos sing disebarake kanthi seragam.Sawise korosi, pori-pori bagian asli dadi sempit lan dawa, lan saluran dadi luwih jero.Dibandhingake karo Figure 6 (B2, C2), struktur wis luwih cacat, kang konsisten karo distribusi ukuran nilai impedansi lapisan dijupuk saka test karat elektrokimia.Iki nuduhake yen lapisan keramik alumina sing ngemot graphene, utamane campuran graphene lan nanotube karbon, nduweni ketahanan korosi sing paling apik.Iki amarga struktur nanotube karbon lan graphene bisa èfèktif mblokir difusi retak lan nglindhungi matriks.

5. Diskusi lan ringkesan
Liwat tes ketahanan korosi saka karbon nanotube lan aditif graphene ing lapisan keramik alumina lan analisis struktur mikro permukaan lapisan kasebut, kesimpulan ing ngisor iki digambar:

(1) Nalika wektu karat ana 19 h, nambah 0,2% karbon nanotube hibrida + 0,2% graphene bahan campuran alumina lapisan keramik, Kapadhetan saiki korosi tambah saka 2,890 × 10-6 A / cm2 mudhun kanggo 1,536 × 10-6 A / cm2, impedansi listrik tambah saka 11388 Ω dadi 28079 Ω, lan efisiensi tahan korosi paling gedhe, 46,85%.Dibandhingake karo lapisan keramik alumina murni, lapisan komposit karo graphene lan nanotube karbon nduweni ketahanan korosi sing luwih apik.

(2) Kanthi nambah wektu kecemplung elektrolit, elektrolit nembus menyang permukaan gabungan lapisan / substrat kanggo ngasilake film oksida logam, sing ngalangi penetrasi elektrolit menyang substrat.Impedansi listrik pisanan suda lan banjur mundhak, lan resistensi korosi lapisan keramik alumina murni kurang.Struktur lan sinergi karbon nanotube lan graphene ngalangi seng nembus mudhun saka elektrolit.Nalika direndhem nganti 19,5 jam, impedansi listrik saka lapisan sing ngemot bahan nano mudhun 22,94%, 25,60% lan 9,61%, lan resistensi karat lapisan kasebut apik.

6. Mekanisme pengaruh saka resistance karat lapisan
Liwat kurva Tafel lan kurva owah-owahan nilai impedansi listrik, ditemokake yen lapisan keramik alumina kanthi graphene, nanotube karbon lan campuran bisa nambah resistensi korosi matriks logam, lan efek sinergis saka loro kasebut bisa nambah korosi. resistance saka lapisan Keramik adhesive.Supaya luwih njelajah efek saka aditif nano ing resistance karat saka lapisan, morfologi lumahing mikro saka lapisan sawise karat diamati.

Figure 5 (A1, A2, B1, B2) nuduhake morfologi lumahing kapapar 304 stainless steel lan ditutupi alumina murni keramik ing magnification beda sawise karat.Gambar 5 (A2) nuduhake yen permukaan sawise korosi dadi kasar.Kanggo landasan gundhul, sawetara pit karat gedhe katon ing lumahing sawise kecemplung ing elektrolit, nuduhake yen resistance karat matriks logam gundhul miskin lan elektrolit gampang nembus menyang matriks.Kanggo lapisan Keramik alumina murni, minangka ditampilake ing Figure 5 (B2), sanajan saluran korosi keropos kui sawise karat, struktur relatif kandhel lan resistance karat banget saka lapisan Keramik alumina murni èfèktif ngalangi invasi elektrolit, kang nerangake alesan kanggo dandan efektif saka impedansi lapisan keramik alumina.

Morfologi lumahing mwnt-cooh-sdbs, lapisan ngemot 0,2% graphene lan lapisan ngemot 0,2% mwnt-cooh-sdbs lan 0,2% graphene.Bisa dideleng yen rong lapisan sing ngemot graphene ing Gambar 6 (B2 lan C2) nduweni struktur sing rata, ikatan antarane partikel ing lapisan kasebut nyenyet, lan partikel agregat dibungkus kanthi adhesif.Senajan lumahing wis eroded dening elektrolit, kurang saluran pori sing kawangun.Sawise karat, lumahing lapisan kandhel lan ana sawetara struktur cacat.Kanggo Gambar 6 (A1, A2), amarga karakteristik mwnt-cooh-sdbs, lapisan sadurunge korosi minangka struktur keropos sing disebarake kanthi seragam.Sawise korosi, pori-pori bagian asli dadi sempit lan dawa, lan saluran dadi luwih jero.Dibandhingake karo Figure 6 (B2, C2), struktur wis luwih cacat, kang konsisten karo distribusi ukuran nilai impedansi lapisan dijupuk saka test karat elektrokimia.Iki nuduhake yen lapisan keramik alumina sing ngemot graphene, utamane campuran graphene lan nanotube karbon, nduweni ketahanan korosi sing paling apik.Iki amarga struktur nanotube karbon lan graphene bisa èfèktif mblokir difusi retak lan nglindhungi matriks.

7. Diskusi lan ringkesan
Liwat tes ketahanan korosi saka karbon nanotube lan aditif graphene ing lapisan keramik alumina lan analisis struktur mikro permukaan lapisan kasebut, kesimpulan ing ngisor iki digambar:

(1) Nalika wektu karat ana 19 h, nambah 0,2% karbon nanotube hibrida + 0,2% graphene bahan campuran alumina lapisan keramik, Kapadhetan saiki korosi tambah saka 2,890 × 10-6 A / cm2 mudhun kanggo 1,536 × 10-6 A / cm2, impedansi listrik tambah saka 11388 Ω dadi 28079 Ω, lan efisiensi tahan korosi paling gedhe, 46,85%.Dibandhingake karo lapisan keramik alumina murni, lapisan komposit karo graphene lan nanotube karbon nduweni ketahanan korosi sing luwih apik.

(2) Kanthi nambah wektu kecemplung elektrolit, elektrolit nembus menyang permukaan gabungan lapisan / substrat kanggo ngasilake film oksida logam, sing ngalangi penetrasi elektrolit menyang substrat.Impedansi listrik pisanan suda lan banjur mundhak, lan resistensi korosi lapisan keramik alumina murni kurang.Struktur lan sinergi karbon nanotube lan graphene ngalangi seng nembus mudhun saka elektrolit.Nalika direndhem nganti 19,5 jam, impedansi listrik saka lapisan sing ngemot bahan nano mudhun 22,94%, 25,60% lan 9,61%, lan resistensi karat lapisan kasebut apik.

(3) Amarga karakteristik nanotube karbon, lapisan sing ditambahake karo nanotube karbon mung nduweni struktur keropos sing disebarake seragam sadurunge korosi.Sawise korosi, pori-pori bagian asli dadi sempit lan dawa, lan saluran dadi luwih jero.Lapisan sing ngemot graphene nduweni struktur sing rata sadurunge korosi, kombinasi antara partikel ing lapisan kasebut cedhak, lan partikel agregat dibungkus kanthi adhesif.Senajan lumahing wis eroded dening elektrolit sawise korosi, ana sawetara saluran pori lan struktur isih kandhel.Struktur nanotube karbon lan graphene kanthi efektif bisa ngalangi panyebaran retak lan nglindhungi matriks.


Wektu kirim: Mar-09-2022