ข่าว - การศึกษาความต้านทานการกัดกร่อนของกราฟีน / คาร์บอนนาโนทิวบ์เสริมอะลูมินาเคลือบเซรามิก

1. การเตรียมการเคลือบ
เพื่ออำนวยความสะดวกในการทดสอบทางเคมีไฟฟ้าในภายหลังได้เลือก 30 มม. × 4 มม. 304 สแตนเลสเป็นฐาน ขัดและลบชั้นออกไซด์ที่เหลือและจุดสนิมบนพื้นผิวของพื้นผิวด้วยกระดาษทรายใส่ลงในบีกเกอร์ที่มีอะซิโตนรักษาคราบบนพื้นผิวของพื้นผิวด้วย BG-06C ทำความสะอาดอัลตราโซนิก Bgjie Electronics เศษซากที่สึกหรอบนพื้นผิวของพื้นผิวโลหะด้วยแอลกอฮอล์และน้ำกลั่นและทำให้แห้งด้วยเครื่องเป่าลม จากนั้นอลูมินา (Al2O3), กราฟีนและไฮบริดคาร์บอนนาโนทิวบ์ (MWNT-COOHSDBS) ถูกเตรียมตามสัดส่วน (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2) โรงงานบอล (QM-3SP2 ของโรงงานเครื่องดนตรีหนานจิงนันดา) สำหรับการกัดลูกและผสม ความเร็วในการหมุนของโรงสีบอลถูกตั้งค่าเป็น 220 r / นาทีและโรงสีลูกก็หันไป

หลังจากการกัดบอลให้ตั้งค่าความเร็วในการหมุนของถังกัดลูกเป็น 1/2 สลับกันหลังจากการกัดบอลเสร็จสิ้นและตั้งค่าความเร็วในการหมุนของถังกัดลูกเป็น 1 /2 สลับกันหลังจากการกัดบอลเสร็จสิ้น มวลรวมเซรามิกบอลบดและสารยึดเกาะผสมกันอย่างสม่ำเสมอตามสัดส่วนมวล 1.0∶ 0.8 ในที่สุดการเคลือบเซรามิกกาวนั้นได้มาจากกระบวนการบ่ม

2. การทดสอบการกัดกร่อน
ในการศึกษานี้การทดสอบการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าใช้เวิร์กสเตชันอิเล็กโทรเคมีเซี่ยงไฮ้เชนกา Chi660e และการทดสอบใช้ระบบทดสอบอิเล็กโทรดสามระบบ อิเล็กโทรดแพลตตินัมเป็นอิเล็กโทรดเสริมอิเล็กโทรดซิลเวอร์ซิลเวอร์คลอไรด์เป็นอิเล็กโทรดอ้างอิงและตัวอย่างที่เคลือบคืออิเล็กโทรดที่ใช้งานได้โดยมีพื้นที่สัมผัสที่มีประสิทธิภาพ 1Cm2 เชื่อมต่ออิเล็กโทรดอ้างอิงอิเล็กโทรดที่ทำงานและอิเล็กโทรดเสริมในเซลล์อิเล็กโทรไลต์กับเครื่องมือดังแสดงในรูปที่ 1 และ 2 ก่อนการทดสอบแช่ตัวอย่างในอิเล็กโทรไลต์ซึ่งเป็นสารละลาย NaCl 3.5%

3. การวิเคราะห์ Tafel ของการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าของสารเคลือบผิว
รูปที่ 3 แสดงเส้นโค้ง tafel ของสารตั้งต้นที่ไม่เคลือบผิวและการเคลือบเซรามิกเคลือบด้วยสารเติมแต่งนาโนที่แตกต่างกันหลังจากการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าเป็นเวลา 19 ชั่วโมง แรงดันการกัดกร่อนความหนาแน่นกระแสการกัดกร่อนและข้อมูลการทดสอบอิมพีแดนซ์ไฟฟ้าที่ได้จากการทดสอบการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าแสดงในตารางที่ 1

ส่ง
เมื่อความหนาแน่นของกระแสการกัดกร่อนมีขนาดเล็กลงและประสิทธิภาพความต้านทานการกัดกร่อนจะสูงขึ้นผลการต้านทานการกัดกร่อนของการเคลือบจะดีกว่า จะเห็นได้จากรูปที่ 3 และตารางที่ 1 ว่าเมื่อเวลาการกัดกร่อนคือ 19 ชั่วโมงแรงดันการกัดกร่อนสูงสุดของเมทริกซ์โลหะเปลือยคือ -0.680 V และความหนาแน่นกระแสการกัดกร่อนของเมทริกซ์ยังใหญ่ที่สุดถึง 2.890 × 10-6 A /cm2 。เมื่อเคลือบด้วยการเคลือบเซรามิกอลูมินาบริสุทธิ์ความหนาแน่นกระแสการกัดกร่อนลดลงเหลือ 78% และ PE คือ 22.01% มันแสดงให้เห็นว่าการเคลือบเซรามิกมีบทบาทในการป้องกันที่ดีขึ้นและสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของการเคลือบในอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นกลาง

เมื่อ 0.2% MWNT-COOH-SDB หรือ 0.2% graphene ถูกเพิ่มเข้าไปในการเคลือบความหนาแน่นของการกัดกร่อนในปัจจุบันลดลงความต้านทานเพิ่มขึ้นและความต้านทานการกัดกร่อนของการเคลือบได้ดีขึ้นมากขึ้นโดย PE 38.48% และ 40.10% ตามลำดับ เมื่อพื้นผิวถูกเคลือบด้วย 0.2% MWNT-COOH-SDBS และการเคลือบอลูมินาผสมกราฟีน 0.2% กระแสการกัดกร่อนจะลดลงจาก 2.890 × 10-6 a / cm2 ลงเหลือ 1.536 × 10-6 a / cm2 ค่าเพิ่มขึ้นจาก 11388 Ωเป็น 28079 Ωและ PE ของการเคลือบสามารถเข้าถึง 46.85% มันแสดงให้เห็นว่าผลิตภัณฑ์เป้าหมายที่เตรียมไว้มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีและผลเสริมฤทธิ์กันของท่อนาโนคาร์บอนและกราฟีนสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของการเคลือบเซรามิกได้อย่างมีประสิทธิภาพ

4. ผลของการแช่เวลาต่อความต้านทานการเคลือบ
เพื่อที่จะสำรวจความต้านทานการกัดกร่อนของการเคลือบเพิ่มเติมโดยพิจารณาถึงอิทธิพลของเวลาแช่ของตัวอย่างในอิเล็กโทรไลต์ในการทดสอบเส้นโค้งการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานของการเคลือบทั้งสี่ในเวลาแช่ที่แตกต่างกันดังแสดงในรูปที่แสดงในรูปที่แสดง 4.

ส่ง
ในระยะแรกของการแช่ (10 ชั่วโมง) เนื่องจากความหนาแน่นและโครงสร้างที่ดีของการเคลือบอิเล็กโทรไลต์ยากที่จะแช่ในการเคลือบ ในเวลานี้การเคลือบเซรามิกแสดงความต้านทานสูง หลังจากแช่เป็นระยะเวลาหนึ่งความต้านทานจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากเมื่อเวลาผ่านไปอิเล็กโทรไลต์จะค่อยๆสร้างช่องการกัดกร่อนผ่านรูขุมขนและรอยแตกในการเคลือบและแทรกซึมเข้าไปในเมทริกซ์ทำให้เกิดความต้านทานลดลงอย่างมีนัยสำคัญ การเคลือบ

ในขั้นตอนที่สองเมื่อผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนเพิ่มขึ้นเป็นจำนวนหนึ่งการแพร่กระจายจะถูกบล็อกและช่องว่างจะค่อยๆถูกบล็อก ในเวลาเดียวกันเมื่ออิเล็กโทรไลต์แทรกซึมเข้าไปในส่วนต่อประสานพันธะของเลเยอร์ / เมทริกซ์ด้านล่างพันธะโมเลกุลของน้ำจะทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบ FE ในเมทริกซ์ที่รอยต่อการเคลือบ / เมทริกซ์เพื่อสร้างฟิล์มออกไซด์โลหะบาง ๆ การเจาะอิเล็กโทรไลต์เข้าไปในเมทริกซ์และเพิ่มค่าความต้านทาน เมื่อเมทริกซ์โลหะเปลือยถูกสึกกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมีการตกตะกอนของฟลอติกสีเขียวส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นที่ด้านล่างของอิเล็กโทรไลต์ สารละลายอิเล็กโทรไลต์ไม่ได้เปลี่ยนสีเมื่ออิเล็กโทรไลซ์ตัวอย่างเคลือบซึ่งสามารถพิสูจน์การมีอยู่ของปฏิกิริยาเคมีข้างต้น

เนื่องจากระยะเวลาการแช่สั้นและปัจจัยอิทธิพลภายนอกที่มีขนาดใหญ่เพื่อให้ได้ความสัมพันธ์การเปลี่ยนแปลงที่แม่นยำของพารามิเตอร์ทางเคมีไฟฟ้า ความหนาแน่นของกระแสการกัดกร่อนและความต้านทานที่ได้จากซอฟต์แวร์การวิเคราะห์ ZSIMPWIN แสดงในตารางที่ 2 พบว่าเมื่อแช่เป็นเวลา 19 ชั่วโมงเมื่อเทียบกับพื้นผิวเปลือยความหนาแน่นกระแสการกัดกร่อนของอลูมินาบริสุทธิ์และการเคลือบคอมโพสิตอะลูมินา เล็กลงและค่าความต้านทานมีขนาดใหญ่ขึ้น ค่าความต้านทานของการเคลือบเซรามิกที่มีท่อนาโนคาร์บอนและการเคลือบที่มีกราฟีนเกือบจะเหมือนกันในขณะที่โครงสร้างการเคลือบด้วยท่อนาโนคาร์บอนและวัสดุคอมโพสิตกราฟี ปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุ

ด้วยการเพิ่มเวลาในการแช่ (19.5 ชั่วโมง) ความต้านทานของพื้นผิวเปลือยเพิ่มขึ้นแสดงให้เห็นว่ามันอยู่ในขั้นตอนที่สองของการกัดกร่อนและฟิล์มโลหะออกไซด์เกิดขึ้นบนพื้นผิวของสารตั้งต้น ในทำนองเดียวกันเมื่อเวลาเพิ่มขึ้นความต้านทานของการเคลือบเซรามิกอะลูมินาบริสุทธิ์ก็เพิ่มขึ้นแสดงให้เห็นว่าในเวลานี้แม้ว่าจะมีผลกระทบที่ชะลอตัวของการเคลือบเซรามิกอิเล็กโทรไลต์ได้เจาะอินเทอร์เฟซพันธะของการเคลือบ / เมทริกซ์และฟิล์มออกไซด์ที่ผลิตออกไซด์ ผ่านปฏิกิริยาเคมี
เมื่อเทียบกับการเคลือบอลูมินาที่มี 0.2% MWNT-COOH-SDBS การเคลือบอลูมินาที่มีกราฟีน 0.2% และการเคลือบอลูมินาที่มี 0.2% MWNT-COOH-SDBS และกราฟีน 0.2% ความต้านทานการเคลือบลดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเพิ่มเวลาลดลงลดลง โดย 22.94%, 25.60% และ 9.61% ตามลำดับแสดงให้เห็นว่าอิเล็กโทรไลต์ไม่ได้เจาะเข้าไปในข้อต่อ ระหว่างการเคลือบและสารตั้งต้นในเวลานี้นี่เป็นเพราะโครงสร้างของท่อนาโนคาร์บอนและกราฟีนบล็อกการแทรกซึมลงของอิเล็กโทรไลต์ลงดังนั้นจึงช่วยปกป้องเมทริกซ์ ผลเสริมฤทธิ์กันของทั้งสองได้รับการตรวจสอบเพิ่มเติม การเคลือบที่มีวัสดุนาโนสองชนิดมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีกว่า

ผ่านเส้นโค้ง tafel และเส้นโค้งการเปลี่ยนแปลงของค่าอิมพีแดนซ์ไฟฟ้าพบว่าการเคลือบอะลูมินาเซรามิกกับกราฟีน, ท่อนาโนคาร์บอนและส่วนผสมของพวกเขาสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของเมทริกซ์โลหะและผลเสริมฤทธิ์กันของทั้งสอง ความต้านทานของการเคลือบเซรามิกกาว เพื่อที่จะสำรวจผลกระทบของสารเติมแต่งนาโนต่อความต้านทานการกัดกร่อนของการเคลือบผิวจุลินทรีย์สัณฐานวิทยาของการเคลือบหลังการกัดกร่อน

ส่ง

รูปที่ 5 (A1, A2, B1, B2) แสดงสัณฐานวิทยาของพื้นผิวของสแตนเลส 304 สแตนเลสและเซรามิกอะลูมินาบริสุทธิ์ที่เคลือบที่กำลังขยายที่แตกต่างกันหลังจากการกัดกร่อน รูปที่ 5 (A2) แสดงให้เห็นว่าพื้นผิวหลังจากการกัดกร่อนจะหยาบ สำหรับพื้นผิวเปลือยมีการกัดกร่อนขนาดใหญ่หลายตัวปรากฏขึ้นบนพื้นผิวหลังจากการแช่ในอิเล็กโทรไลต์แสดงให้เห็นว่าความต้านทานการกัดกร่อนของเมทริกซ์โลหะเปลือยนั้นไม่ดีและอิเล็กโทรไลต์นั้นง่ายต่อการเจาะเข้าไปในเมทริกซ์ สำหรับการเคลือบเซรามิกอลูมินาบริสุทธิ์ดังแสดงในรูปที่ 5 (B2) แม้ว่าช่องการกัดกร่อนที่มีรูพรุนจะถูกสร้างขึ้นหลังจากการกัดกร่อนโครงสร้างที่ค่อนข้างหนาแน่นและความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมของการเคลือบอลูมินาบริสุทธิ์อย่างมีประสิทธิภาพปิดกั้นการบุกรุกของอิเล็กโทรไลต์ การปรับปรุงความต้านทานของการเคลือบเซรามิกอลูมินาอย่างมีประสิทธิภาพ

ส่ง

สัณฐานวิทยาพื้นผิวของ MWNT-COOH-SDBS การเคลือบที่มีกราฟีน 0.2% และการเคลือบที่มี 0.2% MWNT-COOH-SDB และ 0.2% กราฟีน จะเห็นได้ว่าการเคลือบทั้งสองที่มีกราฟีนในรูปที่ 6 (B2 และ C2) มีโครงสร้างแบนการจับระหว่างอนุภาคในการเคลือบนั้นแน่นและอนุภาครวมถูกห่อด้วยกาวอย่างแน่นหนา แม้ว่าพื้นผิวจะถูกกัดเซาะด้วยอิเล็กโทรไลต์ หลังจากการกัดกร่อนพื้นผิวการเคลือบจะหนาแน่นและมีโครงสร้างข้อบกพร่องเล็กน้อย สำหรับรูปที่ 6 (A1, A2) เนื่องจากลักษณะของ MWNT-COOH-SDBS การเคลือบก่อนการกัดกร่อนเป็นโครงสร้างที่มีรูพรุนแบบกระจายอย่างสม่ำเสมอ หลังจากการกัดกร่อนรูขุมขนของส่วนเดิมจะแคบและยาวและช่องจะลึกขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับรูปที่ 6 (B2, C2) โครงสร้างมีข้อบกพร่องมากขึ้นซึ่งสอดคล้องกับการกระจายขนาดของค่าความต้านทานการเคลือบที่ได้จากการทดสอบการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้า มันแสดงให้เห็นว่าการเคลือบเซรามิกอลูมินาที่มีกราฟีนโดยเฉพาะอย่างยิ่งส่วนผสมของกราฟีนและนาโนคาร์บอนมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีที่สุด นี่เป็นเพราะโครงสร้างของท่อนาโนคาร์บอนและกราฟีนสามารถปิดกั้นการแพร่กระจายของรอยแตกได้อย่างมีประสิทธิภาพและป้องกันเมทริกซ์

5. การสนทนาและสรุป
ผ่านการทดสอบความต้านทานการกัดกร่อนของท่อนาโนคาร์บอนและสารเติมแต่งกราฟีนในการเคลือบอะลูมินาเซรามิกและการวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคพื้นผิวของการเคลือบ

(1) เมื่อเวลาการกัดกร่อนอยู่ที่ 19 ชั่วโมงเพิ่มท่อนาโนคาร์บอนไฮบริด 0.2% + 0.2% วัสดุผสมกราฟีนอะลูมินาเซรามิกความหนาแน่นของการกัดกร่อนเพิ่มขึ้นจาก 2.890 × 10-6 a / cm2 ลดลงเหลือ 1.536 × 10-6 a / a / cm2 CM2, อิมพีแดนซ์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นจาก 11388 Ωเป็น 28079 Ωและประสิทธิภาพการต้านทานการกัดกร่อนคือ ที่ใหญ่ที่สุด 46.85% เมื่อเทียบกับการเคลือบเซรามิกอลูมินาบริสุทธิ์การเคลือบคอมโพสิตกับกราฟีนและท่อนาโนคาร์บอนมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีกว่า

(2) ด้วยการเพิ่มเวลาในการแช่อิเล็กโทรไลต์อิเล็กโทรไลต์แทรกซึมเข้าไปในพื้นผิวข้อต่อของการเคลือบ / พื้นผิวเพื่อผลิตฟิล์มออกไซด์โลหะซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการแทรกซึมของอิเล็กโทรไลต์เข้าไปในพื้นผิว อิมพีแดนซ์ไฟฟ้าลดลงก่อนแล้วจึงเพิ่มขึ้นและความต้านทานการกัดกร่อนของการเคลือบเซรามิกอะลูมิเนียมบริสุทธิ์นั้นไม่ดี โครงสร้างและการทำงานร่วมกันของท่อนาโนคาร์บอนและกราฟีนปิดกั้นการแทรกซึมของอิเล็กโทรไลต์ เมื่อแช่เป็นเวลา 19.5 ชั่วโมงความต้านทานทางไฟฟ้าของการเคลือบที่มีวัสดุนาโนลดลง 22.94%, 25.60% และ 9.61% ตามลำดับและความต้านทานการกัดกร่อนของการเคลือบก็ดี

6. กลไกอิทธิพลของการต้านทานการกัดกร่อน
ผ่านเส้นโค้ง tafel และเส้นโค้งการเปลี่ยนแปลงของค่าอิมพีแดนซ์ไฟฟ้าพบว่าการเคลือบอะลูมินาเซรามิกกับกราฟีน, ท่อนาโนคาร์บอนและส่วนผสมของพวกเขาสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของเมทริกซ์โลหะและผลเสริมฤทธิ์กันของทั้งสอง ความต้านทานของการเคลือบเซรามิกกาว เพื่อที่จะสำรวจผลกระทบของสารเติมแต่งนาโนต่อความต้านทานการกัดกร่อนของการเคลือบผิวจุลินทรีย์สัณฐานวิทยาของการเคลือบหลังการกัดกร่อน

7. การสนทนาและสรุป
ผ่านการทดสอบความต้านทานการกัดกร่อนของท่อนาโนคาร์บอนและสารเติมแต่งกราฟีนในการเคลือบอะลูมินาเซรามิกและการวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคพื้นผิวของการเคลือบ

(3) เนื่องจากลักษณะของท่อนาโนคาร์บอนการเคลือบที่เพิ่มเข้ากับท่อนาโนคาร์บอนเพียงอย่างเดียวมีโครงสร้างที่มีรูพรุนกระจายอย่างสม่ำเสมอก่อนการกัดกร่อน หลังจากการกัดกร่อนรูขุมขนของส่วนเดิมจะแคบและยาวและช่องก็ลึกขึ้น การเคลือบที่มีกราฟีนมีโครงสร้างแบนก่อนการกัดกร่อนการรวมกันระหว่างอนุภาคในการเคลือบอยู่ใกล้และอนุภาครวมจะถูกห่อหุ้มอย่างแน่นหนาโดยกาว แม้ว่าพื้นผิวจะถูกกัดเซาะโดยอิเล็กโทรไลต์หลังจากการกัดกร่อน แต่ก็มีช่องทางรูพรุนเพียงไม่กี่ช่องและโครงสร้างยังคงหนาแน่น โครงสร้างของท่อนาโนคาร์บอนและกราฟีนสามารถปิดกั้นการแพร่กระจายของรอยแตกได้อย่างมีประสิทธิภาพและป้องกันเมทริกซ์

เวลาโพสต์: Mar-09-2022

ศึกษาความต้านทานการกัดกร่อนของการเคลือบเซรามิกอะลูมินาเสริมกราฟีน / คาร์บอน