חדשות - מחקר על עמידות בפני קורוזיה של ציפוי קרמיקה של גרפן / פחמן ננו -צינור מחוזק

1. הכנת ציפוי
על מנת להקל על הבדיקה האלקטרוכימית המאוחרת, 30 מ"מ נבחרת × 4 מ"מ 304 נירוסטה כבסיס. ללטש והסר את שכבת תחמוצת הנותרת ואת כתמי החלודה על פני המצע עם נייר זכוכית, הכניסו אותם לכוס המכילה אצטון, מטפלים בכתמים על פני המצע עם מנקה אולטראסוני של BG-06C של חברת האלקטרוניקה של בנג'י למשך 20 דקות, הסר פסולת הבלאי על פני מצע המתכת עם אלכוהול ומים מזוקקים, ומייבשים אותם במפוח. ואז, אלומינה (AL2O3), גרפן וננו-צינור פחמן היברידי (MWNT-COOHSDBS) הוכנו בפרופורציות (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2), והוכנסו לתוכו טחנת כדור (QM-3SP2 של מפעל מכשירי Nanjing Nanda) לטחינת כדור ולערבוב. המהירות המסתובבת של טחנת הכדור נקבעה ל 220 r / min, וטחנת הכדור הופנתה ל

לאחר כרסום הכדור, קבע את מהירות הסיבוב של מיכל הטחינה של הכדור להיות 1/2 לסירוגין לאחר השלמת טחינת הכדור, והגדר את מהירות הסיבוב של מיכל הטחינה של הכדור כדי להיות 1/2 לסירוגין לאחר סיום טחינת הכדור. הכדור טחון קרמיקה ומצטבר קלסר מעורבבים באופן שווה בהתאם לשבריר ההמוני של 1.0 ∶ 0.8. לבסוף, ציפוי הקרמיקה הדבק התקבל בתהליך הריפוי.

2. מבחן קורוזיה
במחקר זה, מבחן הקורוזיה האלקטרוכימית נוקט בשנגחאי Chenhua Chi660E תחנת עבודה אלקטרוכימית, והבדיקה נוקטת מערכת בדיקות אלקטרודות שלוש. האלקטרודה הפלטינה היא האלקטרודה העזר, האלקטרודה הכסף הכלוריד הכסף היא אלקטרודת ההתייחסות, והדגימה המצופה היא האלקטרודה העובדת, עם אזור חשיפה יעיל של 1 ס"מ2. חבר את האלקטרודה ההתייחסות, האלקטרודה העובדת ואלקטרודה עזר בתא האלקטרוליטי עם המכשיר, כפי שמוצג באיורים 1 ו -2. לפני הבדיקה, הספג את הדגימה באלקטרוליט, שהוא פתרון NaCl 3.5%.

3. ניתוח טאפל של קורוזיה אלקטרוכימית של ציפויים
איור 3 מציג את עקומת הטאפל של מצע לא מצופה וציפוי קרמי מצופה בתוספי ננו שונים לאחר קורוזיה אלקטרוכימית במשך 19 שעות. מתח הקורוזיה, צפיפות זרם הקורוזיה ונתוני בדיקת עכבה חשמלית המתקבלים מבדיקת קורוזיה אלקטרוכימית מוצגים בטבלה 1.

לְהַגִישׁ
כאשר צפיפות זרם הקורוזיה קטנה יותר ויעילות עמידות הקורוזיה גבוהה יותר, השפעת התנגדות הקורוזיה של הציפוי טובה יותר. ניתן לראות מאיור 3 ומטבלה 1 שכאשר זמן הקורוזיה הוא 19 שעות, מתח הקורוזיה המרבי של מטריצת מתכת חשופה הוא -0.680 וולט, וצפיפות זרם הקורוזיה של המטריצה היא גם הגדולה ביותר, ומגיעה ל- 2.890 × 10-6 א ' /CM2。 כאשר הוא מצופה בציפוי קרמיקה אלומינה טהורה, צפיפות זרם הקורוזיה ירדה ל 78% ו- PE הייתה 22.01%. זה מראה כי ציפוי הקרמיקה ממלא תפקיד מגן טוב יותר ויכול לשפר את עמידות הקורוזיה של הציפוי באלקטרוליט ניטרלי.

כאשר התווסף לציפוי 0.2% MWNT-COOH-SDB או 0.2% גרפן לציפוי, צפיפות זרם הקורוזיה ירדה, ההתנגדות גדלה והתנגדות הקורוזיה של הציפוי שופרה עוד יותר, כאשר PE של 38.48% ו- 40.10% בהתאמה. כאשר המשטח מצופה ב 0.2% MWNT-COOH-SDBs וציפוי אלומינה מעורב של 0.2%, זרם הקורוזיה מופחת עוד יותר מ- 2.890 × 10-6 A / CM2 למטה ל- 1.536 × 10-6 A / CM2, ההתנגדות המרבית הערך, עלה מ- 11388 Ω ל- 28079 Ω, ו- PE של הציפוי יכול להגיע ל 46.85%. זה מראה שלמוצר היעד המוכן יש עמידות בפני קורוזיה טובה, וההשפעה הסינרגיסטית של צינורות פחמן וגרפן יכולה לשפר ביעילות את עמידות הקורוזיה של ציפוי קרמיקה.

4. השפעה של זמן השרייה על עכבת ציפוי
על מנת לחקור עוד יותר את התנגדות הקורוזיה של הציפוי, בהתחשב בהשפעת זמן הטבילה של הדגימה באלקטרוליט על הבדיקה, מתקבלות עקומות השינוי של ההתנגדות של ארבעת הציפויים בזמן טבילה שונה, כפי שמוצג באיור 4.

לְהַגִישׁ
בשלב הראשוני של הטבילה (10 שעות), בשל הצפיפות הטובה והמבנה של הציפוי, קשה לטבול את האלקטרוליט לציפוי. נכון לעכשיו, ציפוי הקרמיקה מראה עמידות גבוהה. לאחר השרייה במשך תקופה מסוימת, ההתנגדות פוחתת משמעותית, מכיוון שעם חלוף הזמן האלקטרוליט יוצר בהדרגה תעלת קורוזיה דרך הנקבוביות והסדקים בציפוי וחודר למטריצה, וכתוצאה מכך ירידה משמעותית של ההתנגדות של הציפוי.

בשלב השני, כאשר מוצרי הקורוזיה גדלים לכמות מסוימת, הדיפוזיה חסומה והפער נחסם בהדרגה. במקביל, כאשר האלקטרוליט חודר לממשק המליטה של שכבת / המטריצה התחתונה של המליטה, מולקולות המים יגיבו עם אלמנט ה- FE במטריקס בצומת הציפוי / המטריצה כדי לייצר סרט תחמוצת מתכת דק, המעכב את חדירת האלקטרוליט למטריצה ומגדילה את ערך ההתנגדות. כאשר מטריצת המתכת החשופה מושחתת אלקטרוכימית, מרבית המשקעים הפלוקולנטיים הירוקים מיוצרים בתחתית האלקטרוליט. הפיתרון האלקטרוליטי לא שינה צבע בעת האלקטרוליזציה של הדגימה המצופה, שיכול להוכיח את קיומה של התגובה הכימית לעיל.

בשל זמן ההשריה הקצר וגורמי ההשפעה החיצוניים הגדולים, על מנת להשיג עוד יותר את יחסי השינוי המדויקים של פרמטרים אלקטרוכימיים, מנותחים עקומות הטפל של 19 שעות ו -19.5 שעות. צפיפות זרם הקורוזיה והתנגדות המתקבלת על ידי תוכנת ניתוח Zsimpwin מוצגים בטבלה 2. ניתן למצוא שכאשר ספוגים למשך 19 שעות, בהשוואה למצע החשוף, צפיפות זרם הקורוזיה של אלומינה טהורה וציפוי מורכב מאלומינה המכיל חומרים תוספים ננו הם קטן יותר וערך ההתנגדות גדול יותר. ערך ההתנגדות של ציפוי קרמי המכיל צינורות פחמן וציפוי המכיל גרפן הוא כמעט זהה, בעוד שמבנה הציפוי עם צינורות פחמן וחומרים מורכבים גרפן משופר משמעותית, הסיבה לכך היא שההשפעה הסינרגיסטית של ננו-צינורות פחמן חד ממדי וגרפן דו ממדי. משפר את עמידות הקורוזיה של החומר.

עם עליית זמן הטבילה (19.5 שעות), ההתנגדות של מצע חשוף עולה, מה שמצביע על כך שהוא נמצא בשלב השני של סרט קורוזיה ותחמוצת מתכת מיוצר על פני המצע. באופן דומה, עם עליית הזמן, ההתנגדות של ציפוי קרמיקה אלומינה טהורה עולה גם היא, מה שמצביע על כך שבאותה עת, למרות שיש את ההשפעה האטה של ציפוי קרמיקה, האלקטרוליט חדר לממשק ההדבקה של ציפוי / מטריצה, והפיק סרט תחמוצת באמצעות תגובה כימית.
בהשוואה לציפוי האלומינה המכיל 0.2% MWNT-COOH-SDB, ציפוי האלומינה המכיל 0.2% גרפן וציפוי האלומינה המכיל 0.2% MWNT-COOH-SDBs ו -0.2% גרפן, התנגדות הציפוי ירדה משמעותית עם עליית הזמן, פחתה ב 22.94%, 25.60% ו- 9.61% בהתאמה, מה שמצביע על כך שהאלקטרוליט לא חודר למפרק בין הציפוי למצע בשלב זה, הסיבה לכך היא שמבנה צינורות הפחמן וגרפן חוסם את החדירה כלפי מטה של האלקטרוליט, ובכך מגנים על המטריצה. האפקט הסינרגיסטי של השניים מאומת עוד יותר. לציפוי המכיל שני חומרי ננו יש עמידות טובה יותר בפני קורוזיה.

דרך עקומת הטפל ועקומת השינוי של ערך עכבה חשמלית, נמצא כי ציפוי הקרמיקה של אלומינה עם גרפן, צינורות פחמן ותערובתם יכולים לשפר את התנגדות הקורוזיה של מטריצת מתכת, וההשפעה הסינרגיסטית של השניים יכולים לשפר עוד יותר את המתאם התנגדות של ציפוי קרמיקה דבק. על מנת לחקור עוד יותר את ההשפעה של תוספי ננו על התנגדות הקורוזיה של הציפוי, נצפתה המורפולוגיה של פני השטח של הציפוי לאחר קורוזיה.

לְהַגִישׁ

איור 5 (A1, A2, B1, B2) מראה את המורפולוגיה של פני השטח של פלדת אל חלד חשופה וקרמיקה אלומינה טהורה מצופה בהגדלה שונה לאחר קורוזיה. איור 5 (A2) מראה כי פני השטח לאחר הקורוזיה הופכים מחוספסים. עבור המצע החשוף, כמה בורות קורוזיה גדולים מופיעים על פני השטח לאחר טבילה באלקטרוליט, מה שמצביע על כך שהתנגדות הקורוזיה של מטריצת המתכת החשופה היא גרועה והאלקטרוליט קל לחדור למטריצה. עבור ציפוי קרמיקה של אלומינה טהורה, כפי שמוצג באיור 5 (B2), אם כי נוצרים תעלות קורוזיה נקבוביות לאחר קורוזיה, המבנה הצפוף יחסית והתנגדות קורוזיה מעולה של ציפוי קרמיקה אלומינה טהורה חוסמים למעשה את הפלישה לאלקטרוליט, מה שמסביר את הסיבה לציפוי של האלקטרוליט, מה שמסביר את הסיבה לציפוי של סיבה לציפוי של סיבה לציפוי האלקטרוליט, שיפור יעיל של עכבה של ציפוי קרמיקה של אלומינה.

לְהַגִישׁ

מורפולוגיה של פני השטח של MWNT-COOH-SDB, ציפויים המכילים גרפן של 0.2% וציפויים המכילים 0.2% MWNT-COOH-SDB ו- 0.2% גרפן. ניתן לראות כי לשני הציפויים המכילים גרפן באיור 6 (B2 ו- C2) יש מבנה שטוח, הכריכה בין חלקיקים בציפוי צמודים, והחלקיקים המצטברים עטופים בחוזקה על ידי דבק. למרות שהמשטח נשחק על ידי אלקטרוליט, נוצרים פחות תעלות נקבוביות. לאחר קורוזיה, משטח הציפוי צפוף ויש מעט מבני פגמים. לאיור 6 (A1, A2), בשל המאפיינים של MWNT-COOH-SDB, הציפוי לפני הקורוזיה הוא מבנה נקבובי מופץ באופן אחיד. לאחר קורוזיה, נקבוביות החלק המקורי הופכות לצרות וארוכות, והערוץ הופך לעומק. בהשוואה לאיור 6 (B2, C2), למבנה יש פגמים רבים יותר, התואם את חלוקת הגודל של ערך עכבת הציפוי המתקבל מבדיקת קורוזיה אלקטרוכימית. זה מראה כי ציפוי הקרמיקה של אלומינה המכיל גרפן, ובמיוחד לתערובת של גרפן וננו -צינור פחמן, יש את ההתנגדות הטובה ביותר לקורוזיה. הסיבה לכך היא שמבנה ננו -צינור פחמן וגרפן יכול לחסום ביעילות את דיפוזיה של הסדק ולהגן על המטריצה.

5. דיון וסיכום
באמצעות מבחן התנגדות לקורוזיה של צינורות פחמן ותוספי גרפן על ציפוי קרמיקה של אלומינה וניתוח מיקרו -מבנה השטח של הציפוי, מסקנות הבאות נושאות:

(1) כאשר זמן הקורוזיה היה 19 שעות, והוסיף 0.2% צינור ננו-צינור פחמן היברידי + 0.2% גרפן חומר מעורב ציפוי קרמיקה אלומינה, צפיפות זרם הקורוזיה עלתה מ- 2.890 × 10-6 A / CM2 למטה ל 1.536 × 10-6 A / CM2, העכבה החשמלית מוגברת מ- 11388 Ω ל- 28079 Ω, ויעילות התנגדות הקורוזיה היא ה- הגדול ביותר, 46.85%. בהשוואה לציפוי קרמיקה אלומינה טהורה, לציפוי המורכב עם צינורות גרפן וננו -צינורות פחמן יש עמידות טובה יותר לקורוזיה.

(2) עם עליית זמן הטבילה של האלקטרוליט, האלקטרוליט חודר למשטח המפרק של ציפוי / מצע לייצור סרט תחמוצת מתכת, המעכב את חדירת האלקטרוליט למצע. העכבה החשמלית פוחתת תחילה ואז עולה, והתנגדות הקורוזיה של ציפוי קרמיקה אלומינה טהורה היא ירודה. המבנה והסינרגיה של צינורות פחמן וגרפן חסמו את החדירה כלפי מטה של האלקטרוליט. כאשר הוא ספוג במשך 19.5 שעות, העכבה החשמלית של הציפוי המכיל חומרי ננו ירדה ב 22.94%, 25.60% ו -9.61% בהתאמה, והתנגדות הקורוזיה של הציפוי הייתה טובה.

6. מנגנון השפעה של התנגדות לקורוזיה של ציפוי
דרך עקומת הטפל ועקומת השינוי של ערך עכבה חשמלית, נמצא כי ציפוי הקרמיקה של אלומינה עם גרפן, צינורות פחמן ותערובתם יכולים לשפר את התנגדות הקורוזיה של מטריצת מתכת, וההשפעה הסינרגיסטית של השניים יכולים לשפר עוד יותר את המתאם התנגדות של ציפוי קרמיקה דבק. על מנת לחקור עוד יותר את ההשפעה של תוספי ננו על התנגדות הקורוזיה של הציפוי, נצפתה המורפולוגיה של פני השטח של הציפוי לאחר קורוזיה.

7. דיון וסיכום
באמצעות מבחן התנגדות לקורוזיה של צינורות פחמן ותוספי גרפן על ציפוי קרמיקה של אלומינה וניתוח מיקרו -מבנה השטח של הציפוי, מסקנות הבאות נושאות:

(3) בשל המאפיינים של צינורות פחמן, לציפוי שנוסף עם צינורות פחמן בלבד יש מבנה נקבובי מופץ באופן אחיד לפני קורוזיה. לאחר קורוזיה, נקבוביות החלק המקורי הופכות לצרות וארוכות, והערוצים נעשים עמוקים יותר. לציפוי המכיל גרפן יש מבנה שטוח לפני קורוזיה, השילוב בין חלקיקים בציפוי קרוב, והחלקיקים המצטברים עטופים בחוזקה על ידי דבק. למרות שהמשטח נשחק על ידי אלקטרוליט לאחר קורוזיה, ישנם מעט ערוצי נקבוביות והמבנה עדיין צפוף. המבנה של צינורות פחמן וגרפן יכול לחסום ביעילות את התפשטות הסדק ולהגן על המטריצה.

זמן ההודעה: MAR-09-2022