1. Préparation du revêtement
Afin de faciliter le test électrochimique ultérieur, 30 mm est sélectionné × 4 mm 304 en acier inoxydable comme base. Pisonnez et retirez la couche d'oxyde résiduel et les taches de rouille à la surface du substrat avec du papier de verre, mettez-les dans un bécher contenant de l'acétone, traitez les taches à la surface du substrat avec un nettoyant à ultrasons BG-06C de Bangjie Electronics Company pendant 20 minutes, retirer le BG-06C Les débris d'usure à la surface du substrat métallique avec de l'alcool et de l'eau distillée et les séchent avec un ventilateur. Ensuite, l'alumine (AL2O3), le graphène et les nanotubes de carbone hybride (MWNT-COOHSDBS) ont été préparés en proportion (100: 0: 0, 99,8: 0,2: 0, 99,8: 0: 0,2, 99,6: 0,2: 0,2) et mis en place en place dans Un moulin à balle (QM-3SP2 de Nanjing Nanda Instrument Factory) pour le broyage à balles et le mélange. La vitesse rotative du broyeur à boulets a été réglée à 220 r / min, et le moulin à boule a été tourné vers
Après le broyage à la balle, réglez la vitesse de rotation du réservoir de broyage à balle à 1/2 alternativement une fois le broyage à billes terminé, et réglez la vitesse de rotation du réservoir de broyage à balle à 1/2 alternativement une fois le broyage à bille terminé. L'agrégat et le liant en céramique broyés à balle sont mélangés uniformément en fonction de la fraction de masse de 1,0 ∶ 0,8. Enfin, le revêtement en céramique adhésif a été obtenu par processus de durcissement.
2. Test de corrosion
Dans cette étude, le test de corrosion électrochimique adopte la station de travail électrochimique Shanghai Chenhua CHI660E, et le test adopte un système de test à trois électrodes. L'électrode en platine est l'électrode auxiliaire, l'électrode de chlorure d'argent en argent est l'électrode de référence et l'échantillon revêtu est l'électrode de travail, avec une zone d'exposition efficace de 1cm2. Connectez l'électrode de référence, l'électrode de travail et l'électrode auxiliaire dans la cellule électrolytique avec l'instrument, comme le montre les figures 1 et 2. Avant le test, faites tremper l'échantillon dans l'électrolyte, qui est de 3,5% de solution de NaCl.
3. Analyse Tafel de la corrosion électrochimique des revêtements
La figure 3 montre la courbe TAFEL du substrat non enduit et du revêtement en céramique revêtu de différents nano-additifs après corrosion électrochimique pendant 19h. La tension de corrosion, la densité du courant de corrosion et les données de test d'impédance électrique obtenues à partir du test de corrosion électrochimique sont présentées dans le tableau 1.
Soumettre
Lorsque la densité de courant de corrosion est plus petite et que l'efficacité de la résistance à la corrosion est plus élevée, l'effet de résistance à la corrosion du revêtement est meilleur. On peut voir à partir des figures 3 et 1 que lorsque le temps de corrosion est de 19h, la tension de corrosion maximale de la matrice de métal nu est de -0,680 V, et la densité de courant de corrosion de la matrice est également la plus grande, atteignant 2,890 × 10-6 A / cm2。 Lorsqu'il est recouvert d'un revêtement en céramique d'alumine pure, la densité de courant de corrosion a diminué à 78% et PE était 22,01%. Il montre que le revêtement en céramique joue un meilleur rôle protecteur et peut améliorer la résistance à la corrosion du revêtement en électrolyte neutre.
Lorsque 0,2% de MWNT-COOH-SDBS ou 0,2% de graphène ont été ajoutés au revêtement, la densité de courant de corrosion a diminué, la résistance a augmenté et la résistance à la corrosion du revêtement a été encore améliorée, avec un PE de 38,48% et 40,10% respectivement. Lorsque la surface est recouverte de 0,2% de MWNT-COOH-SDB La valeur, passée de 11388 Ω à 28079 Ω, et le PE du revêtement peut atteindre 46,85%. Il montre que le produit cible préparé a une bonne résistance à la corrosion, et l'effet synergique des nanotubes de carbone et du graphène peut améliorer efficacement la résistance à la corrosion du revêtement céramique.
4. Effet du temps de trempage sur l'impédance du revêtement
Afin d'explorer davantage la résistance à la corrosion du revêtement, compte tenu de l'influence du temps d'immersion de l'échantillon dans l'électrolyte sur le test, les courbes de changement de la résistance des quatre revêtements à différents temps d'immersion sont obtenues, comme le montre la figure 4
Soumettre
Au stade initial de l'immersion (10 h), en raison de la bonne densité et de la bonne structure du revêtement, l'électrolyte est difficile à s'immerger dans le revêtement. À l'heure actuelle, le revêtement en céramique montre une forte résistance. Après avoir trempé pendant une période de temps, la résistance diminue considérablement, car avec le temps, l'électrolyte forme progressivement un canal de corrosion à travers les pores et les fissures dans le revêtement et pénètre dans la matrice, entraînant une diminution significative de la résistance de la résistance à le revêtement.
Dans la deuxième étape, lorsque les produits de corrosion augmentent à une certaine quantité, la diffusion est bloquée et l'écart est progressivement bloqué. En même temps, lorsque l'électrolyte pénètre dans l'interface de liaison de la couche / matrice inférieure de liaison, les molécules d'eau réagiront avec l'élément Fe dans la matrice à la jonction de revêtement / matrice pour produire un film d'oxyde métallique mince, qui entrave le La pénétration de l'électrolyte dans la matrice et augmente la valeur de résistance. Lorsque la matrice métallique nue est corrodée électrochimiquement, la plupart des précipitations floculentes vertes sont produites au bas de l'électrolyte. La solution électrolytique n'a pas changé la couleur lors de l'électrolyzage de l'échantillon enduit, ce qui peut prouver l'existence de la réaction chimique ci-dessus.
En raison du temps de trempage court et de grands facteurs d'influence externes, afin d'obtenir davantage la relation de changement précise des paramètres électrochimiques, les courbes Tafel de 19 h et 19,5 h sont analysées. La densité et la résistance du courant de corrosion obtenues par le logiciel d'analyse Zsimpwin sont présentées dans le tableau 2. Il peut être constaté que lorsqu'il est trempé pendant 19 h, par rapport au substrat nu, la densité de courant de corrosion de l'alumine pure et du revêtement composite d'alumine contenant des matériaux nano additifs sont Plus petit et la valeur de résistance est plus grande. La valeur de résistance du revêtement en céramique contenant des nanotubes de carbone et le revêtement contenant du graphène est presque le même, tandis que la structure de revêtement avec des nanotubes de carbone et des matériaux composites de graphène est considérablement amélioré, ceci est dû au fait que l'effet synergique des nanotubes de carbone unidimensionnelle et du graphène bidimensionnel Améliore la résistance à la corrosion du matériau.
Avec l'augmentation du temps d'immersion (19,5 h), la résistance du substrat nu augmente, indiquant qu'il est dans la deuxième étape de la corrosion et que le film d'oxyde métallique est produit à la surface du substrat. De même, avec l'augmentation du temps, la résistance du revêtement en céramique en alumine pure augmente également, indiquant qu'à ce moment, bien qu'il y ait l'effet de ralentissement du revêtement en céramique, l'électrolyte a pénétré l'interface de liaison du revêtement / matrice et produit un film d'oxyde par réaction chimique.
Par rapport au revêtement d'alumine contenant 0,2% de MWNT-COOH-SDBS, le revêtement en alumine contenant 0,2% de graphène et le revêtement d'alumine contenant 0,2% de MWNT-COOH-SDBS et 0,2% de graphène, la résistance du revêtement a diminué de manière significative avec l'augmentation du temps, a diminué à 22,94%, 25,60% et 9,61% respectivement, indiquant que l'électrolyte n'a pas pénétré dans l'articulation Entre le revêtement et le substrat à ce moment, c'est parce que la structure des nanotubes de carbone et du graphène bloque la pénétration vers le bas de l'électrolyte, protégeant ainsi la matrice. L'effet synergique des deux est encore vérifié. Le revêtement contenant deux nano-matériaux a une meilleure résistance à la corrosion.
Grâce à la courbe Tafel et à la courbe de changement de valeur d'impédance électrique, il est constaté que le revêtement en céramique d'alumine avec du graphène, des nanotubes de carbone et leur mélange peuvent améliorer la résistance à la corrosion de la matrice métallique, et l'effet synergique des deux peut encore améliorer la corrosion Résistance du revêtement en céramique adhésif. Afin d'explorer davantage l'effet des nano additifs sur la résistance à la corrosion du revêtement, la micro-morphologie de la surface du revêtement après la corrosion a été observée.
Soumettre
La figure 5 (A1, A2, B1, B2) montre la morphologie de surface de la céramique en acier inoxydable 304 exposée et de la céramique en alumine pure enrobée à différents grossiers après corrosion. La figure 5 (A2) montre que la surface après la corrosion devient rugueuse. Pour le substrat nu, plusieurs grandes fosses de corrosion apparaissent à la surface après immersion dans l'électrolyte, indiquant que la résistance à la corrosion de la matrice de métal nu est mauvaise et que l'électrolyte est facile à pénétrer dans la matrice. Pour le revêtement en céramique en alumine pure, comme le montre la figure 5 (B2), bien que les canaux de corrosion poreux soient générés après corrosion, la structure relativement dense et une excellente résistance à la corrosion du revêtement céramique d'alumine pure bloquer efficacement l'invasion de l'électrolyte, qui explique la raison de la raison de la raison de la raison de la raison de la raison de la raison du raison Amélioration efficace de l'impédance du revêtement en céramique d'alumine.
Soumettre
Morphologie de surface de MWNT-COOH-SDBS, revêtements contenant 0,2% de graphène et revêtements contenant 0,2% de MWNT-COOH-SDBS et 0,2% de graphène. On peut voir que les deux revêtements contenant du graphène sur la figure 6 (B2 et C2) ont une structure plate, la liaison entre les particules dans le revêtement est serrée et les particules d'agrégats sont étroitement enveloppées d'adhésive. Bien que la surface soit érodée par l'électrolyte, moins de canaux de pores sont formés. Après la corrosion, la surface du revêtement est dense et il y a peu de structures de défaut. Pour la figure 6 (A1, A2), en raison des caractéristiques de MWNT-COOH-SDBS, le revêtement avant la corrosion est une structure poreuse uniformément distribuée. Après la corrosion, les pores de la partie d'origine deviennent étroits et longs, et le canal devient plus profond. Par rapport à la figure 6 (B2, C2), la structure présente plus de défauts, ce qui est cohérent avec la distribution de taille de la valeur d'impédance de revêtement obtenue à partir du test de corrosion électrochimique. Il montre que le revêtement en céramique d'alumine contenant du graphène, en particulier le mélange de graphène et de nanotube de carbone, a la meilleure résistance à la corrosion. En effet, la structure du nanotube de carbone et du graphène peut bloquer efficacement la diffusion des fissures et protéger la matrice.
5. Discussion et résumé
Grâce au test de résistance à la corrosion des nanotubes de carbone et des additifs de graphène sur le revêtement en céramique d'alumine et l'analyse de la microstructure de surface du revêtement, les conclusions suivantes sont tirées:
(1) Lorsque le temps de corrosion était de 19 h, ajoutant à 0,2% de nanotube de carbone hybride + 0,2% de graphène de graphène en alumine en céramique, la densité de courant de corrosion est passée de 2,890 × 10-6 A / cm2 jusqu'à 1,536 × 10-6 A / CM2, l'impédance électrique est augmentée de 11388 Ω à 28079 Ω et l'efficacité de la résistance à la corrosion est le plus grand, 46,85%. Par rapport au revêtement en céramique d'alumine pure, le revêtement composite avec du graphène et des nanotubes de carbone a une meilleure résistance à la corrosion.
(2) Avec l'augmentation du temps d'immersion de l'électrolyte, l'électrolyte pénètre dans la surface articulaire du revêtement / substrat pour produire un film d'oxyde métallique, ce qui entrave la pénétration de l'électrolyte dans le substrat. L'impédance électrique diminue d'abord puis augmente, et la résistance à la corrosion du revêtement en céramique d'alumine pure est médiocre. La structure et la synergie des nanotubes de carbone et du graphène ont bloqué la pénétration vers le bas de l'électrolyte. Lorsqu'elle est trempée pendant 19,5 h, l'impédance électrique du revêtement contenant des nano-matériaux a diminué respectivement de 22,94%, 25,60% et 9,61%, et la résistance à la corrosion du revêtement était bonne.
6. Influence le mécanisme de la résistance à la corrosion du revêtement
Grâce à la courbe Tafel et à la courbe de changement de valeur d'impédance électrique, il est constaté que le revêtement en céramique d'alumine avec du graphène, des nanotubes de carbone et leur mélange peuvent améliorer la résistance à la corrosion de la matrice métallique, et l'effet synergique des deux peut encore améliorer la corrosion Résistance du revêtement en céramique adhésif. Afin d'explorer davantage l'effet des nano additifs sur la résistance à la corrosion du revêtement, la micro-morphologie de la surface du revêtement après la corrosion a été observée.
La figure 5 (A1, A2, B1, B2) montre la morphologie de surface de la céramique en acier inoxydable 304 exposée et de la céramique en alumine pure enrobée à différents grossiers après corrosion. La figure 5 (A2) montre que la surface après la corrosion devient rugueuse. Pour le substrat nu, plusieurs grandes fosses de corrosion apparaissent à la surface après immersion dans l'électrolyte, indiquant que la résistance à la corrosion de la matrice de métal nu est mauvaise et que l'électrolyte est facile à pénétrer dans la matrice. Pour le revêtement en céramique en alumine pure, comme le montre la figure 5 (B2), bien que les canaux de corrosion poreux soient générés après corrosion, la structure relativement dense et une excellente résistance à la corrosion du revêtement céramique d'alumine pure bloquer efficacement l'invasion de l'électrolyte, qui explique la raison de la raison de la raison de la raison de la raison de la raison de la raison du raison Amélioration efficace de l'impédance du revêtement en céramique d'alumine.
Morphologie de surface de MWNT-COOH-SDBS, revêtements contenant 0,2% de graphène et revêtements contenant 0,2% de MWNT-COOH-SDBS et 0,2% de graphène. On peut voir que les deux revêtements contenant du graphène sur la figure 6 (B2 et C2) ont une structure plate, la liaison entre les particules dans le revêtement est serrée et les particules d'agrégats sont étroitement enveloppées d'adhésive. Bien que la surface soit érodée par l'électrolyte, moins de canaux de pores sont formés. Après la corrosion, la surface du revêtement est dense et il y a peu de structures de défaut. Pour la figure 6 (A1, A2), en raison des caractéristiques de MWNT-COOH-SDBS, le revêtement avant la corrosion est une structure poreuse uniformément distribuée. Après la corrosion, les pores de la partie d'origine deviennent étroits et longs, et le canal devient plus profond. Par rapport à la figure 6 (B2, C2), la structure présente plus de défauts, ce qui est cohérent avec la distribution de taille de la valeur d'impédance de revêtement obtenue à partir du test de corrosion électrochimique. Il montre que le revêtement en céramique d'alumine contenant du graphène, en particulier le mélange de graphène et de nanotube de carbone, a la meilleure résistance à la corrosion. En effet, la structure du nanotube de carbone et du graphène peut bloquer efficacement la diffusion des fissures et protéger la matrice.
7. Discussion et résumé
Grâce au test de résistance à la corrosion des nanotubes de carbone et des additifs de graphène sur le revêtement en céramique d'alumine et l'analyse de la microstructure de surface du revêtement, les conclusions suivantes sont tirées:
(1) Lorsque le temps de corrosion était de 19 h, ajoutant à 0,2% de nanotube de carbone hybride + 0,2% de graphène de graphène en alumine en céramique, la densité de courant de corrosion est passée de 2,890 × 10-6 A / cm2 jusqu'à 1,536 × 10-6 A / CM2, l'impédance électrique est augmentée de 11388 Ω à 28079 Ω et l'efficacité de la résistance à la corrosion est le plus grand, 46,85%. Par rapport au revêtement en céramique d'alumine pure, le revêtement composite avec du graphène et des nanotubes de carbone a une meilleure résistance à la corrosion.
(2) Avec l'augmentation du temps d'immersion de l'électrolyte, l'électrolyte pénètre dans la surface articulaire du revêtement / substrat pour produire un film d'oxyde métallique, ce qui entrave la pénétration de l'électrolyte dans le substrat. L'impédance électrique diminue d'abord puis augmente, et la résistance à la corrosion du revêtement en céramique d'alumine pure est médiocre. La structure et la synergie des nanotubes de carbone et du graphène ont bloqué la pénétration vers le bas de l'électrolyte. Lorsqu'elle est trempée pendant 19,5 h, l'impédance électrique du revêtement contenant des nano-matériaux a diminué respectivement de 22,94%, 25,60% et 9,61%, et la résistance à la corrosion du revêtement était bonne.
(3) En raison des caractéristiques des nanotubes de carbone, le revêtement ajouté de nanotubes de carbone seul a une structure poreuse uniformément distribuée avant la corrosion. Après la corrosion, les pores de la partie d'origine deviennent étroits et longs, et les canaux deviennent plus profonds. Le revêtement contenant du graphène a une structure plate avant la corrosion, la combinaison entre les particules dans le revêtement est proche et les particules d'agrégats sont étroitement enveloppées d'adhésif. Bien que la surface soit érodée par l'électrolyte après la corrosion, il y a peu de canaux de pores et la structure est encore dense. La structure des nanotubes de carbone et du graphène peut bloquer efficacement la propagation des fissures et protéger la matrice.
Heure du poste: mars 09-2022