1. Coatingvoorbereiding
Om de latere elektrochemische test te vergemakkelijken, is 30 mm × 4 mm 304 roestvrij staal als basis gekozen.Polijst en verwijder de resterende oxidelaag en roestvlekken op het oppervlak van het substraat met schuurpapier, plaats ze in een bekerglas met aceton, behandel de vlekken op het oppervlak van het substraat gedurende 20 minuten met bg-06c ultrasoonreiniger van Bangjie Electronics Company, verwijder verwijder het slijtageresten op het oppervlak van het metalen substraat met alcohol en gedestilleerd water en droog ze met een ventilator.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 Nanjing NANDA instrumentfabriek) voor kogelmalen en mengen.De rotatiesnelheid van de kogelmolen werd ingesteld op 220 R/min en de kogelmolen werd ingeschakeld
Na het kogelmalen stelt u de rotatiesnelheid van de kogelmolentank in op afwisselend 1/2 nadat het kogelmalen is voltooid, en stelt u de rotatiesnelheid van de kogelmolentank in op afwisselend 1/2 nadat het kogelmalen is voltooid.Het kogelgemalen keramische aggregaat en bindmiddel worden gelijkmatig gemengd volgens de massafractie van 1,0 ∶ 0,8.Tenslotte werd de zelfklevende keramische coating verkregen door een uithardingsproces.
2. Corrosietest
In deze studie wordt bij de elektrochemische corrosietest gebruik gemaakt van het Shanghai Chenhua chi660e elektrochemische werkstation, en bij de test wordt gebruik gemaakt van een testsysteem met drie elektroden.De platina-elektrode is de hulpelektrode, de zilver-zilverchloride-elektrode is de referentie-elektrode en het gecoate monster is de werkelektrode, met een effectief belichtingsoppervlak van 1 cm2.Verbind de referentie-elektrode, werkelektrode en hulpelektrode in de elektrolytische cel met het instrument, zoals weergegeven in figuren 1 en 2. Dompel het monster vóór de test in de elektrolyt, wat een 3,5% NaCl-oplossing is.
3. Tafelanalyse van elektrochemische corrosie van coatings
Fig. 3 toont de Tafelcurve van ongecoat substraat en keramische coating bekleed met verschillende nano-additieven na elektrochemische corrosie gedurende 19 uur.De corrosiespanning, corrosiestroomdichtheid en elektrische impedantietestgegevens verkregen uit de elektrochemische corrosietest worden weergegeven in Tabel 1.
Indienen
Wanneer de corrosiestroomdichtheid kleiner is en de corrosieweerstandsefficiëntie hoger is, is het corrosieweerstandseffect van de coating beter.Uit figuur 3 en tabel 1 blijkt dat wanneer de corrosietijd 19 uur bedraagt, de maximale corrosiespanning van de blanke metaalmatrix -0,680 V is, en dat de corrosiestroomdichtheid van de matrix ook het grootst is, namelijk 2,890 x 10-6 A. /cm2 。 Wanneer het werd gecoat met een keramische coating van zuiver aluminiumoxide, daalde de corrosiestroomdichtheid tot 78% en bedroeg PE 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 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 naar 28079 Ω, en de PE van de coating kan 46,85% bereiken.Het laat zien dat het bereide doelproduct een goede corrosieweerstand heeft en dat het synergetische effect van koolstofnanobuisjes en grafeen de corrosieweerstand van keramische coating effectief kan verbeteren.
4. Effect van de inweektijd op de impedantie van de coating
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 de beginfase van de onderdompeling (10 uur) is de elektrolyt vanwege de goede dichtheid en structuur van de coating moeilijk in de coating onder te dompelen.Op dit moment vertoont de keramische coating een hoge weerstand.Na een tijdje weken neemt de weerstand aanzienlijk af, omdat de elektrolyt met het verstrijken van de tijd geleidelijk een corrosiekanaal vormt door de poriën en scheuren in de coating en doordringt in de matrix, wat resulteert in een aanzienlijke afname van de weerstand van de coating.
In de tweede fase, wanneer de corrosieproducten tot een bepaalde hoeveelheid toenemen, wordt de diffusie geblokkeerd en wordt de opening geleidelijk gedicht.Tegelijkertijd, wanneer de elektrolyt doordringt in het grensvlak van de bindende onderlaag/matrix, zullen de watermoleculen reageren met het Fe-element in de matrix bij de coating/matrixovergang om een dunne metaaloxidefilm te produceren, die de vorming van een dunne metaaloxidefilm belemmert. penetratie van het elektrolyt in de matrix en verhoogt de weerstandswaarde.Wanneer de blanke metaalmatrix elektrochemisch wordt gecorrodeerd, wordt het grootste deel van de groene, uitvlokkende neerslag geproduceerd op de bodem van de elektrolyt.De elektrolytische oplossing veranderde niet van kleur tijdens het elektrolyseren van het beklede monster, wat het bestaan van de bovengenoemde chemische reactie kan bewijzen.
Vanwege de korte inweektijd en grote externe invloedsfactoren worden, om de nauwkeurige veranderingsrelatie van elektrochemische parameters verder te verkrijgen, de Tafel-curven van 19 uur en 19,5 uur geanalyseerd.De corrosiestroomdichtheid en weerstand verkregen door zsimpwin-analysesoftware worden weergegeven in Tabel 2. Er kan worden vastgesteld dat wanneer het gedurende 19 uur wordt geweekt, vergeleken met het kale substraat, de corrosiestroomdichtheid van zuiver aluminiumoxide en aluminiumoxide-composietcoating die nano-additieve materialen bevat, is kleiner en de weerstandswaarde is groter.De weerstandswaarde van keramische coatings die koolstofnanobuisjes bevatten en coatings die grafeen bevatten, is vrijwel hetzelfde, terwijl de coatingstructuur met koolstofnanobuisjes en grafeencomposietmaterialen aanzienlijk is verbeterd. Dit komt omdat het synergetische effect van eendimensionale koolstofnanobuisjes en tweedimensionaal 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 een metaaloxidefilm op het oppervlak van het substraat wordt geproduceerd.Op dezelfde manier neemt met het toenemen van de tijd ook de weerstand van keramische coating van zuiver aluminiumoxide toe, wat aangeeft dat op dit moment, hoewel er een vertragend effect is van keramische coating, de elektrolyt het bindingsvlak van coating / matrix is binnengedrongen en een oxidefilm heeft geproduceerd. door een 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 naarmate de tijd verstreek, nam af met respectievelijk 22,94%, 25,60% en 9,61%, wat aangeeft dat de elektrolyt op dat moment niet in de verbinding tussen de coating en het substraat is doorgedrongen. Dit komt omdat de structuur van koolstofnanobuisjes en grafeen de neerwaartse penetratie van elektrolyt blokkeert en zo beschermt de matrix.Het synergetische effect van de twee wordt verder geverifieerd.De coating met twee nanomaterialen heeft een betere corrosieweerstand.
Via de Tafel-curve en de veranderingscurve van de elektrische impedantiewaarde is gebleken dat de keramische coating van aluminiumoxide met grafeen, koolstofnanobuisjes en hun mengsel de corrosieweerstand van de metaalmatrix kan verbeteren, en dat het synergetische effect van de twee de corrosie verder kan 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 blootgelegd roestvrij staal 304 en gecoat keramiek van zuiver aluminiumoxide bij verschillende vergrotingen na corrosie.Figuur 5 (A2) laat zien dat het oppervlak na corrosie ruw wordt.Voor het kale substraat verschijnen er na onderdompeling in elektrolyt verschillende grote corrosieputten op het oppervlak, wat aangeeft dat de corrosieweerstand van de blanke metaalmatrix slecht is en dat de elektrolyt gemakkelijk in de matrix kan penetreren.Voor keramische coating van puur aluminiumoxide, zoals weergegeven in figuur 5 (B2), blokkeren de relatief dichte structuur en uitstekende corrosieweerstand van keramische coating van puur aluminiumoxide, hoewel poreuze corrosiekanalen worden gegenereerd na corrosie, effectief de invasie van elektrolyt, wat de reden voor de effectieve verbetering van de impedantie van keramische coating van aluminiumoxide.
Indienen
Oppervlaktemorfologie van mwnt-cooh-sdbs, coatings die 0,2% grafeen bevatten en coatings die 0,2% mwnt-cooh-sdbs en 0,2% grafeen bevatten.Het is te zien dat de twee coatings die grafeen bevatten in Figuur 6 (B2 en C2) een platte structuur hebben, de binding tussen de deeltjes in de coating stevig is en de aggregaatdeeltjes stevig omwikkeld zijn met lijm.Hoewel het oppervlak wordt geërodeerd door elektrolyt, worden er minder poriënkanalen gevormd.Na corrosie is het coatingoppervlak dicht en zijn er weinig defectstructuren.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) vertoont de structuur meer defecten, wat consistent is met de grootteverdeling van de coatingimpedantiewaarde verkregen uit een 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 keramische coating van aluminiumoxide en de analyse van de microstructuur van het oppervlak van de coating worden de volgende conclusies getrokken:
(1) Toen de corrosietijd 19 uur bedroeg en 0,2% hybride koolstofnanobuisjes + 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, wordt de elektrische impedantie verhoogd van 11388 Ω naar 28079 Ω, en is de corrosieweerstandsefficiëntie het grootst, 46,85%.Vergeleken met de pure keramische coating van aluminiumoxide heeft de composietcoating met grafeen- en koolstofnanobuisjes een betere corrosieweerstand.
(2) Met de toename van de onderdompelingstijd van de elektrolyt dringt de elektrolyt door in het verbindingsoppervlak van de coating/substraat om een 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 een keramische coating van puur aluminiumoxide is slecht.De structuur en synergie van koolstofnanobuisjes en grafeen blokkeerden de neerwaartse penetratie van elektrolyt.Na 19,5 uur weken daalde de elektrische impedantie van de coating die nanomaterialen bevatte met respectievelijk 22,94%, 25,60% en 9,61%, en was de corrosieweerstand van de coating goed.
6. Beïnvloed het mechanisme van de corrosieweerstand van coatings
Via de Tafel-curve en de veranderingscurve van de elektrische impedantiewaarde is gebleken dat de keramische coating van aluminiumoxide met grafeen, koolstofnanobuisjes en hun mengsel de corrosieweerstand van de metaalmatrix kan verbeteren, en dat het synergetische effect van de twee de corrosie verder kan 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 blootgelegd roestvrij staal 304 en gecoat keramiek van zuiver aluminiumoxide bij verschillende vergrotingen na corrosie.Figuur 5 (A2) laat zien dat het oppervlak na corrosie ruw wordt.Voor het kale substraat verschijnen er na onderdompeling in elektrolyt verschillende grote corrosieputten op het oppervlak, wat aangeeft dat de corrosieweerstand van de blanke metaalmatrix slecht is en dat de elektrolyt gemakkelijk in de matrix kan penetreren.Voor keramische coating van puur aluminiumoxide, zoals weergegeven in figuur 5 (B2), blokkeren de relatief dichte structuur en uitstekende corrosieweerstand van keramische coating van puur aluminiumoxide, hoewel poreuze corrosiekanalen worden gegenereerd na corrosie, effectief de invasie van elektrolyt, wat de reden voor de effectieve verbetering van de impedantie van keramische coating van aluminiumoxide.
Oppervlaktemorfologie van mwnt-cooh-sdbs, coatings die 0,2% grafeen bevatten en coatings die 0,2% mwnt-cooh-sdbs en 0,2% grafeen bevatten.Het is te zien dat de twee coatings die grafeen bevatten in Figuur 6 (B2 en C2) een platte structuur hebben, de binding tussen de deeltjes in de coating stevig is en de aggregaatdeeltjes stevig omwikkeld zijn met lijm.Hoewel het oppervlak wordt geërodeerd door elektrolyt, worden er minder poriënkanalen gevormd.Na corrosie is het coatingoppervlak dicht en zijn er weinig defectstructuren.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) vertoont de structuur meer defecten, wat consistent is met de grootteverdeling van de coatingimpedantiewaarde verkregen uit een 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 keramische coating van aluminiumoxide en de analyse van de microstructuur van het oppervlak van de coating worden de volgende conclusies getrokken:
(1) Toen de corrosietijd 19 uur bedroeg en 0,2% hybride koolstofnanobuisjes + 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, wordt de elektrische impedantie verhoogd van 11388 Ω naar 28079 Ω, en is de corrosieweerstandsefficiëntie het grootst, 46,85%.Vergeleken met de pure keramische coating van aluminiumoxide heeft de composietcoating met grafeen- en koolstofnanobuisjes een betere corrosieweerstand.
(2) Met de toename van de onderdompelingstijd van de elektrolyt dringt de elektrolyt door in het verbindingsoppervlak van de coating/substraat om een 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 een keramische coating van puur aluminiumoxide is slecht.De structuur en synergie van koolstofnanobuisjes en grafeen blokkeerden de neerwaartse penetratie van elektrolyt.Na 19,5 uur weken daalde de elektrische impedantie van de coating die nanomaterialen bevatte met respectievelijk 22,94%, 25,60% en 9,61%, en was de corrosieweerstand van de coating goed.
(3) Vanwege de eigenschappen van koolstofnanobuisjes heeft de coating waaraan alleen koolstofnanobuisjes zijn 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 vóór corrosie een vlakke structuur, de combinatie tussen deeltjes in de coating is dichtbij en de aggregaatdeeltjes zijn stevig omwikkeld met lijm.Hoewel het oppervlak na corrosie door elektrolyt wordt geërodeerd, zijn er weinig poriënkanalen en is de structuur nog steeds dicht.De structuur van koolstofnanobuisjes en grafeen kan de scheurvoortplanting effectief blokkeren en de matrix beschermen.
Posttijd: 09-mrt-2022