مطالعه در مورد مقاومت در برابر خوردگی پوشش سرامیکی آلومینا تقویت شده گرافن / کربن

1. آماده سازی پوشش
به منظور تسهیل آزمایش بعدی الکتروشیمیایی ، 30 میلی متر از فولاد ضد زنگ 4 میلی متر 304 به عنوان پایه انتخاب می شود. لاله اکسید باقیمانده و لکه های زنگ زدگی را بر روی سطح بستر با کاغذ ماسه ای از بین ببرید ، آنها را درون یک لیوان حاوی استون قرار دهید ، لکه های موجود در سطح بستر را با پاک کننده اولتراسونیک BG-06C از شرکت Bangjie Electronics به مدت 20 دقیقه درمان کنید ، حذف کنید. بقایای سایش روی سطح بستر فلزی با الکل و آب مقطر و آنها را با دمنده خشک می کند. سپس ، آلومینا (AL2O3) ، نانولوله کربن گرافن و ترکیبی (MWNT-COOHSDBS) به نسبت (100: 0: 0 ، 99.8: 0.2: 0 ، 99.8: 0: 0.2 ، 99.6: 0.2: 0.2) تهیه شد و قرار داد یک آسیاب توپ (QM-3SP2 از کارخانه سازهای Nanjing Nanda) برای آسیاب توپ و مخلوط کردن. سرعت چرخش آسیاب توپ به 220 R / دقیقه تنظیم شد و آسیاب توپ به آن تبدیل شد

بعد از اتمام توپ ، سرعت چرخش مخزن آسیاب توپ را به طور متناوب پس از اتمام آسیاب توپ تنظیم کنید و سرعت چرخش مخزن آسیاب توپ را به طور متناوب پس از اتمام آسیاب توپ تنظیم کنید. کل سرامیک و چسب سرامیکی آسیاب شده به طور مساوی با توجه به کسر جرم 0.8 ∶ 1.0 مخلوط می شوند. سرانجام ، پوشش سرامیکی چسب با فرآیند پخت بدست آمد.

2. آزمون خوردگی
در این مطالعه ، آزمون خوردگی الکتروشیمیایی ایستگاه کاری الکتروشیمیایی شانگهای Chenhua CHI660E را اتخاذ می کند ، و آزمون یک سیستم آزمایش الکترود را اتخاذ می کند. الکترود پلاتین الکترود کمکی است ، الکترود کلرید نقره ای الکترود مرجع است و نمونه روکش شده الکترود در حال کار است که دارای سطح قرار گرفتن در معرض 1cm2 است. الکترود مرجع ، الکترود کار و الکترود کمکی را در سلول الکترولیتیک با ابزار وصل کنید ، همانطور که در شکل 1 و 2 نشان داده شده است. قبل از آزمایش ، نمونه را در الکترولیت خیس کنید ، که محلول NaCl 3.5 ٪ است.

3. تجزیه و تحلیل تافل از خوردگی الکتروشیمیایی روکش ها
شکل 3 منحنی TAFEL بستر بدون پوشش و پوشش سرامیکی روکش شده با مواد افزودنی مختلف نانو پس از خوردگی الکتروشیمیایی به مدت 19H را نشان می دهد. ولتاژ خوردگی ، چگالی جریان خوردگی و داده های تست امپدانس الکتریکی به دست آمده از آزمایش خوردگی الکتروشیمیایی در جدول 1 نشان داده شده است.

ارسال کردن
هنگامی که چگالی جریان خوردگی کوچکتر است و راندمان مقاومت در برابر خوردگی بیشتر است ، اثر مقاومت در برابر خوردگی پوشش بهتر است. از شکل 3 و جدول 1 می توان مشاهده کرد که وقتی زمان خوردگی 19 ساعت است ، حداکثر ولتاژ خوردگی ماتریس فلزی برهنه -0.680 ولت است و چگالی جریان خوردگی ماتریس نیز بزرگترین است و به 10-6 × 10-6 A می رسد. /cm2。 هنگامی که با پوشش سرامیکی آلومینای خالص پوشانده شد ، چگالی جریان خوردگی به 78 ٪ و PE 22.01 ٪ کاهش یافت. این نشان می دهد که پوشش سرامیکی نقش محافظتی بهتری دارد و می تواند مقاومت خوردگی پوشش را در الکترولیت خنثی بهبود بخشد.

هنگامی که 0.2 ٪ MWNT-COOH-SDBS یا 0.2 ٪ گرافن به پوشش اضافه شد ، چگالی جریان خوردگی کاهش می یابد ، مقاومت افزایش می یابد و مقاومت خوردگی پوشش به ترتیب 38.48 ٪ و 40.10 ٪ بهبود یافته است. هنگامی که سطح با 0.2 ٪ MWNT-COOH-SDBS و 0.2 ٪ پوشش آلومینا مخلوط گرافن پوشش داده می شود ، جریان خوردگی بیشتر از 10-6 × 10-6 A / cm2 به 10-6 × 10-6 A / cm2 کاهش می یابد ، حداکثر مقاومت مقدار ، از 11388 Ω به 28079 Ω افزایش یافته است ، و PE از پوشش می تواند به 46.85 ٪ برسد. این نشان می دهد که محصول هدف آماده از مقاومت در برابر خوردگی خوبی برخوردار است و اثر هم افزایی نانولوله های کربن و گرافن می تواند به طور موثری مقاومت خوردگی پوشش سرامیکی را بهبود بخشد.

4. تأثیر زمان خیساندن بر امپدانس روکش
به منظور بررسی بیشتر مقاومت در برابر خوردگی پوشش ، با توجه به تأثیر زمان غوطه وری نمونه در الکترولیت در آزمون ، منحنی های تغییر مقاومت چهار پوشش در زمان غوطه وری مختلف بدست می آیند ، همانطور که در شکل نشان داده شده است 4

ارسال کردن
در مرحله اولیه غوطه وری (10 ساعت) ، به دلیل چگالی خوب و ساختار پوشش ، غوطه ور شدن الکترولیت در پوشش دشوار است. در این زمان ، پوشش سرامیکی مقاومت بالایی را نشان می دهد. پس از خیساندن برای مدت زمانی ، مقاومت به طور قابل توجهی کاهش می یابد ، زیرا با گذشت زمان ، الکترولیت به تدریج یک کانال خوردگی را از طریق منافذ و ترک های موجود در پوشش تشکیل می دهد و به ماتریس نفوذ می کند و در نتیجه کاهش قابل توجهی در مقاومت در برابر مقاومت پوشش

در مرحله دوم ، هنگامی که محصولات خوردگی به مقدار معینی افزایش می یابد ، انتشار مسدود می شود و شکاف به تدریج مسدود می شود. در عین حال ، هنگامی که الکترولیت به رابط پیوند لایه / ماتریس پایین باند نفوذ می کند ، مولکول های آب با عنصر آهن موجود در ماتریس در محل اتصال / ماتریس واکنش نشان می دهند تا یک فیلم اکسید فلزی نازک تولید کند ، که مانع از آن می شود ، که مانع از آن می شود. نفوذ الکترولیت به ماتریس و مقدار مقاومت را افزایش می دهد. هنگامی که ماتریس فلزی لخت به صورت الکتروشیمیایی فاسد می شود ، بیشتر بارش فلوکنت سبز در پایین الکترولیت تولید می شود. محلول الکترولیتی هنگام الکترولیز کردن نمونه روکش شده ، رنگ را تغییر نمی دهد ، که می تواند وجود واکنش شیمیایی فوق را اثبات کند.

با توجه به زمان خیساندن کوتاه و عوامل تأثیر خارجی زیاد ، به منظور دستیابی بیشتر به تغییر دقیق تغییر پارامترهای الکتروشیمیایی ، منحنی های TAFEL 19 ساعت و 19.5 ساعت تجزیه و تحلیل می شود. چگالی جریان و مقاومت به دست آمده توسط نرم افزار تجزیه و تحلیل Zsimpwin در جدول 2 نشان داده شده است. می توان دریافت که هنگام خیس شدن به مدت 19 ساعت ، در مقایسه با بستر لخت ، چگالی جریان خوردگی آلومینا خالص و پوشش کامپوزیت آلومینا حاوی مواد افزودنی نانو کوچکتر و مقدار مقاومت بزرگتر است. مقدار مقاومت پوشش سرامیکی حاوی نانولوله های کربن و پوشش حاوی گرافن تقریباً یکسان است ، در حالی که ساختار پوشش با نانولوله های کربن و مواد کامپوزیت گرافن به طور قابل توجهی افزایش یافته است ، این به این دلیل است که اثر هم افزایی نانولوله های کربن یک بعدی و گرافن دو بعدی مقاومت در برابر خوردگی مواد را بهبود می بخشد.

با افزایش زمان غوطه وری (19.5 ساعت) ، مقاومت بستر لخت افزایش می یابد ، نشان می دهد که در مرحله دوم خوردگی و فیلم اکسید فلزی بر روی سطح بستر تولید می شود. به طور مشابه ، با افزایش زمان ، مقاومت پوشش سرامیکی آلومینای خالص نیز افزایش می یابد ، نشان می دهد که در این زمان ، اگرچه اثر کندی پوشش سرامیکی وجود دارد ، الکترولیت به رابط پیوند پوشش / ماتریس نفوذ کرده و فیلم اکسید تولید می کند از طریق واکنش شیمیایی
در مقایسه با پوشش آلومینا حاوی 0.2 ٪ MWNT-COOH-SDBS ، پوشش آلومینا حاوی 0.2 ٪ گرافن و پوشش آلومینا حاوی 0.2 ٪ MWNT-COOH-SDBS و 0.2 ٪ گرافن ، مقاومت در برابر پوشش با افزایش زمان کاهش یافته است ، کاهش می یابد ، کاهش می یابد. به ترتیب 22.94 ٪ ، 60 ٪ 25.60 و 9.61 ٪ ، نشان می دهد که الکترولیت بین مفصل نفوذ نمی کند پوشش و بستر در این زمان ، این به این دلیل است که ساختار نانولوله های کربن و گرافن نفوذ به سمت پایین الکترولیت را مسدود می کند ، بنابراین از ماتریس محافظت می کند. اثر هم افزایی این دو بیشتر تأیید می شود. پوشش حاوی دو ماده نانو مقاومت در برابر خوردگی بهتری دارد.

از طریق منحنی Tafel و منحنی تغییر مقدار امپدانس الکتریکی ، مشخص شده است که پوشش سرامیکی آلومینا با گرافن ، نانولوله های کربن و مخلوط آنها می تواند مقاومت خوردگی ماتریس فلزی را بهبود بخشد و اثر هم افزایی این دو می تواند باعث بهبود بیشتر خوردگی شود. مقاومت پوشش سرامیکی چسب. به منظور بررسی بیشتر تأثیر مواد افزودنی نانو بر مقاومت در برابر خوردگی پوشش ، مورفولوژی سطح میکرو سطح پوشش پس از خوردگی مشاهده شد.

ارسال کردن

شکل 5 (A1 ، A2 ، B1 ، B2) مورفولوژی سطح 304 فولاد ضد زنگ در معرض و سرامیک آلومینای خالص روکش شده را در بزرگنمایی مختلف پس از خوردگی نشان می دهد. شکل 5 (A2) نشان می دهد که سطح پس از خوردگی خشن می شود. برای بستر لخت ، چندین گودال خوردگی بزرگ پس از غوطه وری در الکترولیت روی سطح ظاهر می شود ، نشان می دهد که مقاومت در برابر خوردگی ماتریس فلزی لخت ضعیف است و الکترولیت به راحتی به داخل ماتریس نفوذ می کند. برای پوشش سرامیکی آلومینای خالص ، همانطور که در شکل 5 (B2) نشان داده شده است ، اگرچه کانال های خوردگی متخلخل پس از خوردگی تولید می شوند ، ساختار نسبتاً متراکم و مقاومت در برابر خوردگی عالی پوشش سرامیکی آلومینا خالص به طور موثری تهاجم الکترولیت را مسدود می کند ، که دلیل آن دلیل دلیل عدم وجود دلیل برای دلیل عدم وجود دلیل این امر را مسدود می کند ، که دلیل این امر دلیل این امر را توضیح می دهد ، که دلیل این امر دلیل دلیل عدم وجود دلیل این امر را نشان می دهد. بهبود مؤثر امپدانس پوشش سرامیکی آلومینا.

ارسال کردن

مورفولوژی سطح MWNT-COOH-SDBS ، پوشش های حاوی 0.2 ٪ گرافن و پوشش های حاوی 0.2 ٪ MWNT-COOH-SDBS و 0.2 ٪ گرافن. مشاهده می شود که دو پوشش حاوی گرافن در شکل 6 (B2 و C2) دارای ساختار صاف هستند ، اتصال بین ذرات موجود در پوشش محکم است ، و ذرات کل توسط چسب محکم پیچیده می شوند. اگرچه سطح توسط الکترولیت از بین می رود ، کانال های کمتر منافذ تشکیل می شوند. پس از خوردگی ، سطح پوشش متراکم است و ساختارهای نقص کمی وجود دارد. برای شکل 6 (A1 ، A2) ، به دلیل ویژگی های MWNT-COOH-SDBS ، پوشش قبل از خوردگی یک ساختار متخلخل یکنواخت توزیع شده است. پس از خوردگی ، منافذ قسمت اصلی باریک و طولانی می شود و کانال عمیق تر می شود. در مقایسه با شکل 6 (B2 ، C2) ، ساختار دارای نقص بیشتری است ، که با توزیع اندازه مقدار امپدانس پوشش به دست آمده از تست خوردگی الکتروشیمیایی سازگار است. این نشان می دهد که پوشش سرامیکی آلومینا حاوی گرافن ، به ویژه مخلوط گرافن و نانولوله کربن ، بهترین مقاومت در برابر خوردگی را دارد. این امر به این دلیل است که ساختار نانولوله کربن و گرافن به طور موثری می تواند انتشار ترک را مسدود کرده و از ماتریس محافظت کند.

5. بحث و خلاصه
از طریق آزمایش مقاومت در برابر خوردگی نانولوله های کربن و مواد افزودنی گرافن بر روی پوشش سرامیکی آلومینا و تجزیه و تحلیل ریزساختار سطح پوشش ، نتیجه گیری های زیر به دست آمده است:

(1) هنگامی که زمان خوردگی 19 ساعت بود ، اضافه کردن 0.2 ٪ نانولوله کربن هیبریدی + 0.2 ٪ پوشش آلومینا مواد آلومینا مواد آلومینا ، چگالی جریان خوردگی از 10-6 × 10-6 A / cm2 به 1.536 × 10-6 A / cm2 ، امپدانس الکتریکی از 11388 Ω به 28079 Ω افزایش می یابد ، و راندمان مقاومت در برابر خوردگی است بزرگترین ، 46.85 ٪. در مقایسه با پوشش سرامیکی آلومینای خالص ، پوشش کامپوزیت با گرافن و نانولوله های کربن مقاومت به خوردگی بهتری دارد.

(2) با افزایش زمان غوطه وری الکترولیت ، الکترولیت برای تولید فیلم اکسید فلزی به سطح مفصل پوشش / بستر نفوذ می کند ، که مانع نفوذ الکترولیت به بستر می شود. امپدانس الکتریکی ابتدا کاهش می یابد و سپس افزایش می یابد و مقاومت خوردگی پوشش سرامیکی آلومینای خالص ضعیف است. ساختار و هم افزایی نانولوله های کربن و گرافن ، نفوذ رو به پایین الکترولیت را مسدود کرد. هنگامی که به مدت 19.5 ساعت خیس شد ، امپدانس الکتریکی پوشش حاوی مواد نانو به ترتیب 22.94 ٪ ، 25.60 ٪ و 9.61 ٪ کاهش یافت و مقاومت خوردگی پوشش خوب بود.

6. مکانیسم تأثیر مقاومت در برابر خوردگی پوشش
از طریق منحنی Tafel و منحنی تغییر مقدار امپدانس الکتریکی ، مشخص شده است که پوشش سرامیکی آلومینا با گرافن ، نانولوله های کربن و مخلوط آنها می تواند مقاومت خوردگی ماتریس فلزی را بهبود بخشد و اثر هم افزایی این دو می تواند باعث بهبود بیشتر خوردگی شود. مقاومت پوشش سرامیکی چسب. به منظور بررسی بیشتر تأثیر مواد افزودنی نانو بر مقاومت در برابر خوردگی پوشش ، مورفولوژی سطح میکرو سطح پوشش پس از خوردگی مشاهده شد.

شکل 5 (A1 ، A2 ، B1 ، B2) مورفولوژی سطح 304 فولاد ضد زنگ در معرض و سرامیک آلومینای خالص روکش شده را در بزرگنمایی مختلف پس از خوردگی نشان می دهد. شکل 5 (A2) نشان می دهد که سطح پس از خوردگی خشن می شود. برای بستر لخت ، چندین گودال خوردگی بزرگ پس از غوطه وری در الکترولیت روی سطح ظاهر می شود ، نشان می دهد که مقاومت در برابر خوردگی ماتریس فلزی لخت ضعیف است و الکترولیت به راحتی به داخل ماتریس نفوذ می کند. برای پوشش سرامیکی آلومینای خالص ، همانطور که در شکل 5 (B2) نشان داده شده است ، اگرچه کانال های خوردگی متخلخل پس از خوردگی تولید می شوند ، ساختار نسبتاً متراکم و مقاومت در برابر خوردگی عالی پوشش سرامیکی آلومینا خالص به طور موثری تهاجم الکترولیت را مسدود می کند ، که دلیل آن دلیل دلیل عدم وجود دلیل برای دلیل عدم وجود دلیل این امر را مسدود می کند ، که دلیل این امر دلیل این امر را توضیح می دهد ، که دلیل این امر دلیل دلیل عدم وجود دلیل این امر را نشان می دهد. بهبود مؤثر امپدانس پوشش سرامیکی آلومینا.

مورفولوژی سطح MWNT-COOH-SDBS ، پوشش های حاوی 0.2 ٪ گرافن و پوشش های حاوی 0.2 ٪ MWNT-COOH-SDBS و 0.2 ٪ گرافن. مشاهده می شود که دو پوشش حاوی گرافن در شکل 6 (B2 و C2) دارای ساختار صاف هستند ، اتصال بین ذرات موجود در پوشش محکم است ، و ذرات کل توسط چسب محکم پیچیده می شوند. اگرچه سطح توسط الکترولیت از بین می رود ، کانال های کمتر منافذ تشکیل می شوند. پس از خوردگی ، سطح پوشش متراکم است و ساختارهای نقص کمی وجود دارد. برای شکل 6 (A1 ، A2) ، به دلیل ویژگی های MWNT-COOH-SDBS ، پوشش قبل از خوردگی یک ساختار متخلخل یکنواخت توزیع شده است. پس از خوردگی ، منافذ قسمت اصلی باریک و طولانی می شود و کانال عمیق تر می شود. در مقایسه با شکل 6 (B2 ، C2) ، ساختار دارای نقص بیشتری است ، که با توزیع اندازه مقدار امپدانس پوشش به دست آمده از تست خوردگی الکتروشیمیایی سازگار است. این نشان می دهد که پوشش سرامیکی آلومینا حاوی گرافن ، به ویژه مخلوط گرافن و نانولوله کربن ، بهترین مقاومت در برابر خوردگی را دارد. این امر به این دلیل است که ساختار نانولوله کربن و گرافن به طور موثری می تواند انتشار ترک را مسدود کرده و از ماتریس محافظت کند.

7. بحث و خلاصه
از طریق آزمایش مقاومت در برابر خوردگی نانولوله های کربن و مواد افزودنی گرافن بر روی پوشش سرامیکی آلومینا و تجزیه و تحلیل ریزساختار سطح پوشش ، نتیجه گیری های زیر به دست آمده است:

(1) هنگامی که زمان خوردگی 19 ساعت بود ، اضافه کردن 0.2 ٪ نانولوله کربن هیبریدی + 0.2 ٪ پوشش آلومینا مواد آلومینا مواد آلومینا ، چگالی جریان خوردگی از 10-6 × 10-6 A / cm2 به 1.536 × 10-6 A / cm2 ، امپدانس الکتریکی از 11388 Ω به 28079 Ω افزایش می یابد ، و راندمان مقاومت در برابر خوردگی است بزرگترین ، 46.85 ٪. در مقایسه با پوشش سرامیکی آلومینای خالص ، پوشش کامپوزیت با گرافن و نانولوله های کربن مقاومت به خوردگی بهتری دارد.

(2) با افزایش زمان غوطه وری الکترولیت ، الکترولیت برای تولید فیلم اکسید فلزی به سطح مفصل پوشش / بستر نفوذ می کند ، که مانع نفوذ الکترولیت به بستر می شود. امپدانس الکتریکی ابتدا کاهش می یابد و سپس افزایش می یابد و مقاومت خوردگی پوشش سرامیکی آلومینای خالص ضعیف است. ساختار و هم افزایی نانولوله های کربن و گرافن ، نفوذ رو به پایین الکترولیت را مسدود کرد. هنگامی که به مدت 19.5 ساعت خیس شد ، امپدانس الکتریکی پوشش حاوی مواد نانو به ترتیب 22.94 ٪ ، 25.60 ٪ و 9.61 ٪ کاهش یافت و مقاومت خوردگی پوشش خوب بود.

(3) با توجه به ویژگی های نانولوله های کربن ، پوشش اضافه شده با نانولوله های کربن به تنهایی قبل از خوردگی یک ساختار متخلخل توزیع شده به طور یکنواخت دارد. پس از خوردگی ، منافذ قسمت اصلی باریک و طولانی می شود و کانال ها عمیق تر می شوند. روکش حاوی گرافن قبل از خوردگی دارای ساختار صاف است ، ترکیب بین ذرات موجود در پوشش نزدیک است و ذرات کل توسط چسب محکم پیچیده می شوند. اگرچه سطح پس از خوردگی توسط الکترولیت از بین می رود ، اما کانال منافذ کمی وجود دارد و ساختار هنوز متراکم است. ساختار نانولوله های کربن و گرافن می تواند به طور موثری انتشار ترک را مسدود کرده و از ماتریس محافظت کند.