banner

Onderzoek naar corrosieweerstand van met grafeen / koolstof nanobuis versterkte aluminiumoxide keramische coating

1. Coatingvoorbereiding
Om de latere elektrochemische test te vergemakkelijken, is 30 mm geselecteerd × 4 mm 304 roestvrij staal als basis.Poets en verwijder de resterende oxidelaag en roestvlekken op het oppervlak van het substraat met schuurpapier, doe ze in een beker met aceton, behandel de vlekken op het oppervlak van het substraat met bg-06c ultrasone reiniger van Bangjie electronics company gedurende 20 minuten, verwijder de slijtageresten op het oppervlak van het metalen substraat met alcohol en gedestilleerd water en droog ze met een blazer.Vervolgens werden aluminiumoxide (Al2O3), grafeen en hybride koolstofnanobuisjes (mwnt-coohsdbs) in verhouding bereid (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2), en in een kogelmolen (qm-3sp2 van de Nanjing NANDA instrumentenfabriek) voor het malen en mengen van kogels.De draaisnelheid van de kogelmolen werd ingesteld op 220 R/min, en de kogelmolen werd gedraaid naar

Stel na het kogelfrezen de rotatiesnelheid van de kogelfreestank afwisselend in op 1/2 nadat het kogelfrezen is voltooid, en stel de rotatiesnelheid van de kogelfreestank in op 1/2 afwisselend nadat het kogelfrezen is voltooid.Het kogelgemalen keramische aggregaat en bindmiddel worden gelijkmatig gemengd volgens de massafractie van 1,0 0,8.Ten slotte werd de klevende keramische coating verkregen door het uithardingsproces.

2. Corrosietest:
In deze studie keurt de elektrochemische corrosietest het Shanghai Chenhua chi660e elektrochemische werkstation goed, en de test keurt een testsysteem met drie elektroden goed.De platina-elektrode is de hulpelektrode, de zilverzilverchloride-elektrode is de referentie-elektrode en het gecoate monster is de werkelektrode, met een effectief belichtingsgebied van 1 cm2.Sluit de referentie-elektrode, werkelektrode en hulpelektrode in de elektrolytische cel aan op het instrument, zoals weergegeven in afbeeldingen 1 en 2. Week het monster vóór de test in de elektrolyt, dat is 3,5% NaCl-oplossing.

3. Tafelanalyse van elektrochemische corrosie van coatings
Fig. 3 toont de Tafel-curve van ongecoat substraat en keramische coating gecoat met verschillende nano-additieven na elektrochemische corrosie gedurende 19 uur.De corrosiespanning, corrosiestroomdichtheid en elektrische impedantietestgegevens die zijn verkregen uit de elektrochemische corrosietest worden weergegeven in tabel 1.

Indienen
Wanneer de corrosiestroomdichtheid kleiner is en de efficiëntie van de corrosieweerstand hoger is, is het corrosieweerstandseffect van de coating beter.Uit figuur 3 en tabel 1 blijkt dat wanneer de corrosietijd 19 uur is, de maximale corrosiespanning van de blanke metalen matrix -0,680 V is, en de corrosiestroomdichtheid van de matrix ook de grootste is en 2,890 × 10-6 A bereikt /cm2 。 Wanneer gecoat met pure aluminiumoxide keramische coating, daalde de corrosiestroomdichtheid tot 78% en PE was 22,01%.Het laat zien dat de keramische coating een betere beschermende rol speelt en de corrosieweerstand van de coating in neutrale elektrolyt kan verbeteren.

Wanneer 0,2% mwnt-cooh-sdbs of 0,2% grafeen aan de coating werd toegevoegd, nam de corrosiestroomdichtheid af, nam de weerstand toe en werd de corrosieweerstand van de coating verder verbeterd, met een PE van respectievelijk 38,48% en 40,10%.Wanneer het oppervlak is gecoat met 0,2% mwnt-cooh-sdbs en 0,2% grafeen gemengde aluminiumoxidecoating, wordt de corrosiestroom verder verlaagd van 2,890 × 10-6 A / cm2 tot 1,536 × 10-6 A / cm2, de maximale weerstand waarde, verhoogd van 11388 Ω tot 28079 , en de PE van de coating kan 46,85% bereiken.Het laat zien dat het bereide doelproduct een goede corrosieweerstand heeft, en het synergetische effect van koolstofnanobuizen en grafeen kan de corrosieweerstand van keramische coating effectief verbeteren.

4. Effect van inweektijd op coatingimpedantie
Om de corrosieweerstand van de coating verder te onderzoeken, rekening houdend met de invloed van de onderdompelingstijd van het monster in de elektrolyt op de test, worden de veranderingscurven van de weerstand van de vier coatings bij verschillende onderdompelingstijd verkregen, zoals weergegeven in figuur 4.

Indienen
In het beginstadium van onderdompeling (10 uur) is het vanwege de goede dichtheid en structuur van de coating moeilijk om de elektrolyt in de coating onder te dompelen.Op dit moment vertoont de keramische coating een hoge weerstand.Na enige tijd inweken neemt de weerstand aanzienlijk af, omdat met het verstrijken van de tijd de elektrolyt geleidelijk een corrosiekanaal vormt door de poriën en scheuren in de coating en doordringt in de matrix, wat resulteert in een significante afname van de weerstand van de bekleding.

In de tweede fase, wanneer de corrosieproducten tot een bepaalde hoeveelheid toenemen, wordt de diffusie geblokkeerd en wordt de opening geleidelijk geblokkeerd.Tegelijkertijd zullen de watermoleculen, wanneer de elektrolyt in het bindingsinterface van de bindingsonderlaag/matrix dringt, reageren met het Fe-element in de matrix bij de coating/matrixverbinding om een ​​dunne metaaloxidefilm te produceren, die de penetratie van de elektrolyt in de matrix en verhoogt de weerstandswaarde.Wanneer de kale metalen matrix elektrochemisch wordt gecorrodeerd, wordt de meeste groene vlokkige precipitatie geproduceerd op de bodem van de elektrolyt.De elektrolytische oplossing veranderde niet van kleur bij het elektrolyseren van het gecoate monster, wat het bestaan ​​van de bovenstaande chemische reactie kan bewijzen.

Vanwege de korte inweektijd en grote externe invloedsfactoren, om de nauwkeurige veranderingsrelatie van elektrochemische parameters verder te verkrijgen, worden de Tafel-curven van 19 uur en 19,5 uur geanalyseerd.De corrosiestroomdichtheid en weerstand verkregen door zsimpwin-analysesoftware worden weergegeven in Tabel 2. Het kan worden vastgesteld dat wanneer gedurende 19 uur geweekt, vergeleken met het kale substraat, de corrosiestroomdichtheid van puur aluminiumoxide en aluminiumoxide composietcoating die nano-additieve materialen bevat, is kleiner en de weerstandswaarde is groter.De weerstandswaarde van keramische coating met koolstofnanobuizen en coating met grafeen is bijna hetzelfde, terwijl de coatingstructuur met koolstofnanobuizen en grafeencomposietmaterialen aanzienlijk wordt verbeterd. Dit komt omdat het synergetische effect van eendimensionale koolstofnanobuizen en tweedimensionale grafeen verbetert de corrosieweerstand van het materiaal.

Met de toename van de onderdompelingstijd (19,5 uur), neemt de weerstand van het kale substraat toe, wat aangeeft dat het zich in de tweede fase van corrosie bevindt en dat er metaaloxidefilm op het oppervlak van het substraat wordt geproduceerd.Evenzo neemt met de toename van de tijd de weerstand van pure aluminiumoxide keramische coating ook toe, wat aangeeft dat op dit moment, hoewel er een vertragend effect is van keramische coating, de elektrolyt het hechtinterface van coating / matrix is ​​binnengedrongen en oxidefilm heeft geproduceerd door chemische reactie.
Vergeleken met de aluminiumoxidecoating die 0,2% mwnt-cooh-sdbs bevat, de aluminiumoxidecoating die 0,2% grafeen bevat en de aluminiumoxidecoating die 0,2% mwnt-cooh-sdbs en 0,2% grafeen bevat, nam de coatingweerstand aanzienlijk af met de toename van de tijd, nam af met respectievelijk 22,94%, 25,60% en 9,61%, wat aangeeft dat de elektrolyt op dit moment niet in de verbinding tussen de coating en het substraat is doorgedrongen. Dit komt omdat de structuur van koolstofnanobuizen en grafeen de neerwaartse penetratie van elektrolyt blokkeert, waardoor de bescherming de matrix.Het synergetische effect van de twee wordt verder geverifieerd.De coating met twee nanomaterialen is beter bestand tegen corrosie.

Door de Tafel-curve en de veranderingscurve van de elektrische impedantiewaarde, is gebleken dat de aluminiumoxide-keramische coating met grafeen, koolstofnanobuizen en hun mengsel de corrosieweerstand van de metalen matrix kan verbeteren, en het synergetische effect van de twee kan de corrosie verder verbeteren weerstand van zelfklevende keramische coating.Om het effect van nano-additieven op de corrosieweerstand van de coating verder te onderzoeken, werd de micro-oppervlaktemorfologie van de coating na corrosie waargenomen.

Indienen

Figuur 5 (A1, A2, B1, B2) toont de oppervlaktemorfologie van blootgesteld 304 roestvrij staal en gecoat puur aluminiumoxide keramiek bij verschillende vergrotingen na corrosie.Figuur 5 (A2) laat zien dat het oppervlak na corrosie ruw wordt.Voor het kale substraat verschijnen verschillende grote corrosieputten op het oppervlak na onderdompeling in elektrolyt, wat aangeeft dat de corrosieweerstand van de blanke metalen matrix slecht is en dat de elektrolyt gemakkelijk in de matrix kan doordringen.Voor pure aluminiumoxide keramische coating, zoals weergegeven in figuur 5 (B2), hoewel poreuze corrosiekanalen worden gegenereerd na corrosie, blokkeren de relatief dichte structuur en uitstekende corrosieweerstand van pure aluminiumoxide keramische coating effectief de invasie van elektrolyt, wat de reden voor de effectieve verbetering van de impedantie van aluminiumoxide keramische coating.

Indienen

Oppervlaktemorfologie van mwnt-cooh-sdbs, coatings met 0,2% grafeen en coatings met 0,2% mwnt-cooh-sdbs en 0,2% grafeen.Het is te zien dat de twee coatings die grafeen bevatten in figuur 6 (B2 en C2) een platte structuur hebben, dat de binding tussen de deeltjes in de coating strak is en dat de aggregaatdeeltjes stevig zijn omwikkeld met lijm.Hoewel het oppervlak wordt geërodeerd door elektrolyt, worden er minder poriënkanalen gevormd.Na corrosie is het coatingoppervlak dicht en zijn er weinig defecte structuren.Voor figuur 6 (A1, A2) is de coating vóór corrosie, vanwege de kenmerken van mwnt-cooh-sdbs, een gelijkmatig verdeelde poreuze structuur.Na corrosie worden de poriën van het originele onderdeel smal en lang en wordt het kanaal dieper.Vergeleken met figuur 6 (B2, C2) heeft de structuur meer defecten, wat consistent is met de grootteverdeling van de coatingimpedantiewaarde verkregen uit de elektrochemische corrosietest.Het laat zien dat de keramische coating van aluminiumoxide die grafeen bevat, vooral het mengsel van grafeen en koolstofnanobuisjes, de beste corrosieweerstand heeft.Dit komt omdat de structuur van koolstofnanobuisjes en grafeen de scheurdiffusie effectief kan blokkeren en de matrix kan beschermen.

5. Discussie en samenvatting
Door de corrosieweerstandstest van koolstofnanobuisjes en grafeenadditieven op alumina keramische coating en de analyse van de oppervlaktemicrostructuur van de coating, worden de volgende conclusies getrokken:

(1) Toen de corrosietijd 19 uur was, waarbij 0,2% hybride koolstof nanobuis + 0,2% grafeen gemengd materiaal aluminiumoxide keramische coating werd toegevoegd, nam de corrosiestroomdichtheid toe van 2,890 × 10-6 A / cm2 tot 1,536 × 10-6 A / cm2, de elektrische impedantie wordt verhoogd van 11388 tot 28079 Ω, en de efficiëntie van de corrosieweerstand is het grootst, 46,85%.Vergeleken met pure aluminiumoxide-keramische coating, heeft de composietcoating met grafeen en koolstofnanobuizen een betere corrosieweerstand.

(2) Met de toename van de onderdompelingstijd van elektrolyt, dringt de elektrolyt door in het verbindingsoppervlak van coating / substraat om metaaloxidefilm te produceren, die de penetratie van elektrolyt in het substraat belemmert.De elektrische impedantie neemt eerst af en neemt vervolgens toe, en de corrosieweerstand van pure aluminiumoxide keramische coating is slecht.De structuur en synergie van koolstofnanobuisjes en grafeen blokkeerden de neerwaartse penetratie van elektrolyt.Na 19,5 uur onderdompeling nam de elektrische impedantie van de coating die nanomaterialen bevat af met respectievelijk 22,94%, 25,60% en 9,61% en was de corrosieweerstand van de coating goed.

6. Invloedsmechanisme van de corrosieweerstand van de coating
Door de Tafel-curve en de veranderingscurve van de elektrische impedantiewaarde, is gebleken dat de aluminiumoxide-keramische coating met grafeen, koolstofnanobuizen en hun mengsel de corrosieweerstand van de metalen matrix kan verbeteren, en het synergetische effect van de twee kan de corrosie verder verbeteren weerstand van zelfklevende keramische coating.Om het effect van nano-additieven op de corrosieweerstand van de coating verder te onderzoeken, werd de micro-oppervlaktemorfologie van de coating na corrosie waargenomen.

Figuur 5 (A1, A2, B1, B2) toont de oppervlaktemorfologie van blootgesteld 304 roestvrij staal en gecoat puur aluminiumoxide keramiek bij verschillende vergrotingen na corrosie.Figuur 5 (A2) laat zien dat het oppervlak na corrosie ruw wordt.Voor het kale substraat verschijnen verschillende grote corrosieputten op het oppervlak na onderdompeling in elektrolyt, wat aangeeft dat de corrosieweerstand van de blanke metalen matrix slecht is en dat de elektrolyt gemakkelijk in de matrix kan doordringen.Voor pure aluminiumoxide keramische coating, zoals weergegeven in figuur 5 (B2), hoewel poreuze corrosiekanalen worden gegenereerd na corrosie, blokkeren de relatief dichte structuur en uitstekende corrosieweerstand van pure aluminiumoxide keramische coating effectief de invasie van elektrolyt, wat de reden voor de effectieve verbetering van de impedantie van aluminiumoxide keramische coating.

Oppervlaktemorfologie van mwnt-cooh-sdbs, coatings met 0,2% grafeen en coatings met 0,2% mwnt-cooh-sdbs en 0,2% grafeen.Het is te zien dat de twee coatings die grafeen bevatten in figuur 6 (B2 en C2) een platte structuur hebben, dat de binding tussen de deeltjes in de coating strak is en dat de aggregaatdeeltjes stevig zijn omwikkeld met lijm.Hoewel het oppervlak wordt geërodeerd door elektrolyt, worden er minder poriënkanalen gevormd.Na corrosie is het coatingoppervlak dicht en zijn er weinig defecte structuren.Voor figuur 6 (A1, A2) is de coating vóór corrosie, vanwege de kenmerken van mwnt-cooh-sdbs, een gelijkmatig verdeelde poreuze structuur.Na corrosie worden de poriën van het originele onderdeel smal en lang en wordt het kanaal dieper.Vergeleken met figuur 6 (B2, C2) heeft de structuur meer defecten, wat consistent is met de grootteverdeling van de coatingimpedantiewaarde verkregen uit de elektrochemische corrosietest.Het laat zien dat de keramische coating van aluminiumoxide die grafeen bevat, vooral het mengsel van grafeen en koolstofnanobuisjes, de beste corrosieweerstand heeft.Dit komt omdat de structuur van koolstofnanobuisjes en grafeen de scheurdiffusie effectief kan blokkeren en de matrix kan beschermen.

7. Discussie en samenvatting
Door de corrosieweerstandstest van koolstofnanobuisjes en grafeenadditieven op alumina keramische coating en de analyse van de oppervlaktemicrostructuur van de coating, worden de volgende conclusies getrokken:

(1) Toen de corrosietijd 19 uur was, waarbij 0,2% hybride koolstof nanobuis + 0,2% grafeen gemengd materiaal aluminiumoxide keramische coating werd toegevoegd, nam de corrosiestroomdichtheid toe van 2,890 × 10-6 A / cm2 tot 1,536 × 10-6 A / cm2, de elektrische impedantie wordt verhoogd van 11388 tot 28079 Ω, en de efficiëntie van de corrosieweerstand is het grootst, 46,85%.Vergeleken met pure aluminiumoxide-keramische coating, heeft de composietcoating met grafeen en koolstofnanobuizen een betere corrosieweerstand.

(2) Met de toename van de onderdompelingstijd van elektrolyt, dringt de elektrolyt door in het verbindingsoppervlak van coating / substraat om metaaloxidefilm te produceren, die de penetratie van elektrolyt in het substraat belemmert.De elektrische impedantie neemt eerst af en neemt vervolgens toe, en de corrosieweerstand van pure aluminiumoxide keramische coating is slecht.De structuur en synergie van koolstofnanobuisjes en grafeen blokkeerden de neerwaartse penetratie van elektrolyt.Na 19,5 uur onderdompeling nam de elektrische impedantie van de coating die nanomaterialen bevat af met respectievelijk 22,94%, 25,60% en 9,61% en was de corrosieweerstand van de coating goed.

(3) Vanwege de eigenschappen van koolstofnanobuizen heeft de coating die alleen met koolstofnanobuizen is toegevoegd, een gelijkmatig verdeelde poreuze structuur vóór corrosie.Na corrosie worden de poriën van het originele onderdeel smal en lang en worden de kanalen dieper.De coating die grafeen bevat, heeft een platte structuur vóór corrosie, de combinatie tussen deeltjes in de coating is dichtbij en de aggregaatdeeltjes zijn stevig omwikkeld met lijm.Hoewel het oppervlak na corrosie wordt geërodeerd door elektrolyt, zijn er weinig poriekanalen en is de structuur nog steeds dicht.De structuur van koolstofnanobuizen en grafeen kan de scheurvoortplanting effectief blokkeren en de matrix beschermen.


Posttijd: maart-09-2022