1. Preparación de recubrimiento
Para facilitar la prueba electroquímica posterior, se selecciona 30 mm de acero inoxidable × 4 mm 304 como base. Pulir y eliminar la capa de óxido residual y las manchas de óxido en la superficie del sustrato con papel de lija, colóquelos en un vaso de precipitados que contenga acetona, trate las manchas en la superficie del sustrato con limpiador ultrasónico BG-06C de Bangjie Electronics Company por 20 minutos, El desgaste de los restos en la superficie del sustrato de metal con alcohol y agua destilada, y se seca con un soplador. Luego, la alúmina (Al2O3), el grafeno y el nanotubo de carbono híbrido (MWNT-COOHSDBS) se prepararon en proporción (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2) y se pusieron en Un molino de pelota (QM-3SP2 de Nanjing Nanda Instrument Factory) para molienda y mezcla de bolas. La velocidad de rotación del molino de bola se estableció en 220 r / min, y el molino de pelota se volvió hacia
Después de la molienda de bolas, configure la velocidad de rotación del tanque de molienda de bolas para que sea 1/2 alternativamente después de que se complete la molienda de bolas, y establezca la velocidad de rotación del tanque de molienda de bolas para que sea 1/2 alternativamente después de que se complete la molienda de bolas. El agregado de cerámica y la carpeta de la bola se mezclan de manera uniforme de acuerdo con la fracción de masa de 1.0 ∶ 0.8. Finalmente, el recubrimiento de cerámica adhesiva se obtuvo mediante el proceso de curado.
2. Prueba de corrosión
En este estudio, la prueba de corrosión electroquímica adopta la estación de trabajo electroquímica Shanghai Chenhua Chi660e, y la prueba adopta un sistema de prueba de tres electrodos. El electrodo de platino es el electrodo auxiliar, el electrodo de cloruro de plata de plata es el electrodo de referencia y la muestra recubierta es el electrodo de trabajo, con un área de exposición efectiva de 1 cm2. Conecte el electrodo de referencia, el electrodo de trabajo y el electrodo auxiliar en la celda electrolítica con el instrumento, como se muestra en las Figuras 1 y 2. Antes de la prueba, remoje la muestra en el electrolito, que es una solución de NaCl al 3,5%.
3. Análisis de Tafel de la corrosión electroquímica de recubrimientos
La figura 3 muestra la curva de tafel de sustrato no recubierto y recubrimiento de cerámica recubierto con diferentes nano aditivos después de la corrosión electroquímica durante 19 h. El voltaje de corrosión, la densidad de corriente de corrosión y los datos de la prueba de impedancia eléctrica obtenidos de la prueba de corrosión electroquímica se muestran en la Tabla 1.
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Cuando la densidad de corriente de corrosión es menor y la eficiencia de resistencia a la corrosión es mayor, el efecto de resistencia a la corrosión del recubrimiento es mejor. Se puede ver en la Figura 3 y la Tabla 1 que cuando el tiempo de corrosión es de 19 h, el voltaje de corrosión máximo de la matriz de metal desnudo es -0.680 V, y la densidad de corriente de corrosión de la matriz es también la más grande, alcanzando 2.890 × 10-6 a un /CM2。 Cuando se recubrió con recubrimiento de cerámica de alúmina pura, la densidad de corriente de corrosión disminuyó a 78% y PE fue del 22.01%. Muestra que el recubrimiento cerámico juega un mejor papel protector y puede mejorar la resistencia a la corrosión del recubrimiento en electrolito neutro.
Cuando se agregó 0.2% MWNT-COOH-SDBS o grafeno al 0.2% al recubrimiento, la densidad de la corriente de corrosión disminuyó, la resistencia aumentó y la resistencia a la corrosión del recubrimiento mejoró aún más, con EP de 38.48% y 40.10% respectivamente. Cuando la superficie está recubierta con 0.2% MWNT-COOH-SDBS y recubrimiento de alúmina mixta de grafeno al 0.2%, la corriente de corrosión se reduce aún más de 2.890 × 10-6 A / cm2 hasta 1.536 × 10-6 A / CM2, la máxima resistencia Valor, aumentado de 11388 Ω a 28079 Ω, y la EP del recubrimiento puede alcanzar el 46.85%. Muestra que el producto objetivo preparado tiene una buena resistencia a la corrosión, y el efecto sinérgico de los nanotubos de carbono y el grafeno puede mejorar efectivamente la resistencia a la corrosión del recubrimiento cerámico.
4. Efecto del tiempo de remojo sobre la impedancia de recubrimiento
Para explorar más a fondo la resistencia a la corrosión del recubrimiento, considerando la influencia del tiempo de inmersión de la muestra en el electrolito en la prueba, se obtienen las curvas de cambio de la resistencia de los cuatro recubrimientos en un tiempo de inmersión diferente, como se muestra en la figura en la figura 4.
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En la etapa inicial de inmersión (10 h), debido a la buena densidad y estructura del recubrimiento, el electrolito es difícil de sumergir en el recubrimiento. En este momento, el recubrimiento cerámico muestra alta resistencia. Después de remojar durante un período de tiempo, la resistencia disminuye significativamente, porque con el paso del tiempo, el electrolito forma gradualmente un canal de corrosión a través de los poros y grietas en el recubrimiento y penetra en la matriz, lo que resulta en una disminución significativa en la resistencia de el revestimiento.
En la segunda etapa, cuando los productos de corrosión aumentan a una cierta cantidad, la difusión se bloquea y la brecha se bloquea gradualmente. Al mismo tiempo, cuando el electrolito penetra en la interfaz de unión de la capa / matriz inferior de unión, las moléculas de agua reaccionarán con el elemento Fe en la matriz en la unión de recubrimiento / matriz para producir una película delgada de óxido de metal, lo que dificulta el Penetración del electrolito en la matriz y aumenta el valor de resistencia. Cuando la matriz de metal desnudo se corroe electroquímicamente, la mayor parte de la precipitación floculenta verde se produce en la parte inferior del electrolito. La solución electrolítica no cambió de color al electrolizar la muestra recubierta, lo que puede probar la existencia de la reacción química anterior.
Debido al tiempo de remojo corto y los grandes factores de influencia externos, para obtener aún más la relación de cambio precisa de los parámetros electroquímicos, se analizan las curvas de tafel de 19 h y 19.5 h. La densidad de corriente de corrosión y la resistencia obtenidas por el software de análisis Zsimpwin se muestran en la Tabla 2. Se puede encontrar que cuando se empapan durante 19 h, en comparación con el sustrato desnudo, la densidad de corriente de corrosión de la alúmina pura y el recubrimiento compuesto de alúmina que contienen materiales nano aditivos son más pequeño y el valor de resistencia es mayor. El valor de resistencia del recubrimiento de cerámica que contiene nanotubos de carbono y recubrimiento que contiene grafeno es casi el mismo, mientras que la estructura de recubrimiento con nanotubos de carbono y materiales compuestos de grafeno se mejora significativamente, esto se debe al efecto sinérgico de los nanotubos de carbono unidimensionales y Mejora la resistencia a la corrosión del material.
Con el aumento del tiempo de inmersión (19.5 h), aumenta la resistencia del sustrato desnudo, lo que indica que se encuentra en la segunda etapa de la corrosión y la película de óxido de metal en la superficie del sustrato. Del mismo modo, con el aumento del tiempo, la resistencia del recubrimiento de cerámica de alúmina pura también aumenta, lo que indica que en este momento, aunque existe el efecto de desaceleración del recubrimiento de cerámica, el electrolito ha penetrado en la interfaz de unión del recubrimiento / matriz, y produjo una película de óxido a través de la reacción química.
En comparación con el recubrimiento de alúmina que contiene 0.2% MWNT-COOH-SDBS, el recubrimiento de alúmina que contiene 0.2% de grafeno y el recubrimiento de alúmina que contiene 0.2% MWNT-COOH-SDBS y 0.2% de grafeno, la resistencia al recubrimiento disminuyó significativamente con el aumento del tiempo, disminuyó el tiempo. en 22.94%, 25.60% y 9.61% respectivamente, lo que indica que el electrolito no penetró en la articulación Entre el recubrimiento y el sustrato en este momento, esto se debe a que la estructura de los nanotubos de carbono y el grafeno bloquean la penetración hacia abajo del electrolito, protegiendo así la matriz. El efecto sinérgico de los dos se verifica aún más. El recubrimiento que contiene dos nano materiales tiene una mejor resistencia a la corrosión.
A través de la curva Tafel y la curva de cambio del valor de la impedancia eléctrica, se encuentra que el recubrimiento de cerámica de alúmina con grafeno, los nanotubos de carbono y su mezcla pueden mejorar la resistencia a la corrosión de la matriz metálica y el efecto sinérgico de los dos puede mejorar aún más la corrosión Resistencia del revestimiento de cerámica adhesiva. Para explorar más a fondo el efecto de los nano aditivos en la resistencia a la corrosión del recubrimiento, se observó la morfología micro superficie del recubrimiento después de la corrosión.
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La Figura 5 (A1, A2, B1, B2) muestra la morfología superficial de acero inoxidable 304 expuesto y cerámica de alúmina pura recubierta con diferente aumento después de la corrosión. La Figura 5 (A2) muestra que la superficie después de la corrosión se vuelve rugosa. Para el sustrato desnudo, aparecen varios pozos de corrosión grandes en la superficie después de la inmersión en electrolito, lo que indica que la resistencia a la corrosión de la matriz de metales desnudos es pobre y el electrolito es fácil de penetrar en la matriz. Para el recubrimiento de cerámica de alúmina pura, como se muestra en la Figura 5 (B2), aunque los canales de corrosión poroso se generan después de la corrosión, la estructura relativamente densa y la excelente resistencia a la corrosión del recubrimiento de cerámica de alúmina pura bloquean efectivamente la invasión del electrolito, lo que explica la razón de la razón de la razón de Mejora efectiva de la impedancia del recubrimiento de cerámica de alúmina.
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Morfología de la superficie de MWNT-COOH-SDBS, recubrimientos que contienen 0.2% de grafeno y recubrimientos que contienen 0.2% MWNT-COOH-SDBS y 0.2% de grafeno. Se puede ver que los dos recubrimientos que contienen grafeno en la Figura 6 (B2 y C2) tienen una estructura plana, la unión entre las partículas en el recubrimiento es apretada y las partículas agregadas están bien envueltas por el adhesivo. Aunque la superficie es erosionada por electrolitos, se forman menos canales de poros. Después de la corrosión, la superficie de recubrimiento es densa y hay pocas estructuras de defectos. Para la Figura 6 (A1, A2), debido a las características de MWNT-COOH-SDBS, el recubrimiento antes de la corrosión es una estructura porosa distribuida uniformemente. Después de la corrosión, los poros de la parte original se vuelven estrechos y largos, y el canal se vuelve más profundo. En comparación con la Figura 6 (B2, C2), la estructura tiene más defectos, lo que es consistente con la distribución del tamaño del valor de impedancia de recubrimiento obtenido de la prueba de corrosión electroquímica. Muestra que el recubrimiento de cerámica de alúmina que contiene grafeno, especialmente la mezcla de grafeno y nanotubo de carbono, tiene la mejor resistencia a la corrosión. Esto se debe a que la estructura del nanotubo de carbono y el grafeno puede bloquear efectivamente la difusión de grietas y proteger la matriz.
5. Discusión y resumen
A través de la prueba de resistencia a la corrosión de los nanotubos de carbono y los aditivos de grafeno en el recubrimiento de cerámica de alúmina y el análisis de la microestructura de la superficie del recubrimiento, se extraen las siguientes conclusiones:
(1) Cuando el tiempo de corrosión fue de 19 h, agregando nanotubo de carbono híbrido al 0.2% + 0.2% de material mixto de grafeno, la densidad de la corriente de corrosión aumentó de 2.890 × 10-6 A / cm2 hasta 1.536 × 10-6 A / 6 A / 6 A / CM2, la impedancia eléctrica aumenta de 11388 Ω a 28079 Ω, y la eficiencia de resistencia a la corrosión es la Más grande, 46.85%. En comparación con el recubrimiento de cerámica de alúmina pura, el recubrimiento compuesto con grafeno y nanotubos de carbono tiene una mejor resistencia a la corrosión.
(2) Con el aumento del tiempo de inmersión del electrolito, el electrolito penetra en la superficie articular del recubrimiento / sustrato para producir una película de óxido metálico, lo que dificulta la penetración del electrolito en el sustrato. La impedancia eléctrica primero disminuye y luego aumenta, y la resistencia a la corrosión del recubrimiento de cerámica de alúmina pura es pobre. La estructura y la sinergia de los nanotubos de carbono y el grafeno bloquearon la penetración hacia abajo del electrolito. Cuando se empapa durante 19,5 h, la impedancia eléctrica del recubrimiento que contiene nano materiales disminuyó en un 22,94%, 25.60% y 9.61% respectivamente, y la resistencia a la corrosión del recubrimiento fue buena.
6. Mecanismo de influencia de la resistencia a la corrosión de recubrimiento
A través de la curva Tafel y la curva de cambio del valor de la impedancia eléctrica, se encuentra que el recubrimiento de cerámica de alúmina con grafeno, los nanotubos de carbono y su mezcla pueden mejorar la resistencia a la corrosión de la matriz metálica y el efecto sinérgico de los dos puede mejorar aún más la corrosión Resistencia del revestimiento de cerámica adhesiva. Para explorar más a fondo el efecto de los nano aditivos en la resistencia a la corrosión del recubrimiento, se observó la morfología micro superficie del recubrimiento después de la corrosión.
La Figura 5 (A1, A2, B1, B2) muestra la morfología superficial de acero inoxidable 304 expuesto y cerámica de alúmina pura recubierta con diferente aumento después de la corrosión. La Figura 5 (A2) muestra que la superficie después de la corrosión se vuelve rugosa. Para el sustrato desnudo, aparecen varios pozos de corrosión grandes en la superficie después de la inmersión en electrolito, lo que indica que la resistencia a la corrosión de la matriz de metales desnudos es pobre y el electrolito es fácil de penetrar en la matriz. Para el recubrimiento de cerámica de alúmina pura, como se muestra en la Figura 5 (B2), aunque los canales de corrosión poroso se generan después de la corrosión, la estructura relativamente densa y la excelente resistencia a la corrosión del recubrimiento de cerámica de alúmina pura bloquean efectivamente la invasión del electrolito, lo que explica la razón de la razón de la razón de Mejora efectiva de la impedancia del recubrimiento de cerámica de alúmina.
Morfología de la superficie de MWNT-COOH-SDBS, recubrimientos que contienen 0.2% de grafeno y recubrimientos que contienen 0.2% MWNT-COOH-SDBS y 0.2% de grafeno. Se puede ver que los dos recubrimientos que contienen grafeno en la Figura 6 (B2 y C2) tienen una estructura plana, la unión entre las partículas en el recubrimiento es apretada y las partículas agregadas están bien envueltas por el adhesivo. Aunque la superficie es erosionada por electrolitos, se forman menos canales de poros. Después de la corrosión, la superficie de recubrimiento es densa y hay pocas estructuras de defectos. Para la Figura 6 (A1, A2), debido a las características de MWNT-COOH-SDBS, el recubrimiento antes de la corrosión es una estructura porosa distribuida uniformemente. Después de la corrosión, los poros de la parte original se vuelven estrechos y largos, y el canal se vuelve más profundo. En comparación con la Figura 6 (B2, C2), la estructura tiene más defectos, lo que es consistente con la distribución del tamaño del valor de impedancia de recubrimiento obtenido de la prueba de corrosión electroquímica. Muestra que el recubrimiento de cerámica de alúmina que contiene grafeno, especialmente la mezcla de grafeno y nanotubo de carbono, tiene la mejor resistencia a la corrosión. Esto se debe a que la estructura del nanotubo de carbono y el grafeno puede bloquear efectivamente la difusión de grietas y proteger la matriz.
7. Discusión y resumen
A través de la prueba de resistencia a la corrosión de los nanotubos de carbono y los aditivos de grafeno en el recubrimiento de cerámica de alúmina y el análisis de la microestructura de la superficie del recubrimiento, se extraen las siguientes conclusiones:
(1) Cuando el tiempo de corrosión fue de 19 h, agregando nanotubo de carbono híbrido al 0.2% + 0.2% de material mixto de grafeno, la densidad de la corriente de corrosión aumentó de 2.890 × 10-6 A / cm2 hasta 1.536 × 10-6 A / 6 A / 6 A / CM2, la impedancia eléctrica aumenta de 11388 Ω a 28079 Ω, y la eficiencia de resistencia a la corrosión es la Más grande, 46.85%. En comparación con el recubrimiento de cerámica de alúmina pura, el recubrimiento compuesto con grafeno y nanotubos de carbono tiene una mejor resistencia a la corrosión.
(2) Con el aumento del tiempo de inmersión del electrolito, el electrolito penetra en la superficie articular del recubrimiento / sustrato para producir una película de óxido metálico, lo que dificulta la penetración del electrolito en el sustrato. La impedancia eléctrica primero disminuye y luego aumenta, y la resistencia a la corrosión del recubrimiento de cerámica de alúmina pura es pobre. La estructura y la sinergia de los nanotubos de carbono y el grafeno bloquearon la penetración hacia abajo del electrolito. Cuando se empapa durante 19,5 h, la impedancia eléctrica del recubrimiento que contiene nano materiales disminuyó en un 22,94%, 25.60% y 9.61% respectivamente, y la resistencia a la corrosión del recubrimiento fue buena.
(3) Debido a las características de los nanotubos de carbono, el recubrimiento agregado con nanotubos de carbono solo tiene una estructura porosa distribuida uniformemente antes de la corrosión. Después de la corrosión, los poros de la parte original se vuelven estrechos y largos, y los canales se vuelven más profundos. El recubrimiento que contiene grafeno tiene estructura plana antes de la corrosión, la combinación entre las partículas en el recubrimiento está cerca y las partículas agregadas están bien envueltas por el adhesivo. Aunque la superficie está erosionada por electrolito después de la corrosión, hay pocos canales de poros y la estructura aún es densa. La estructura de los nanotubos de carbono y el grafeno puede bloquear efectivamente la propagación de grietas y proteger la matriz.
Tiempo de publicación: mar-09-2022