1。コーティングの準備
後の電気化学試験を容易にするために、ベースとして30mmが選択されます×4 mm 304ステンレス鋼が選択されます。サンドペーパーで基板の表面に残留酸化物層と錆びを除去し、アセトンを含むビーカーに入れ、20分間のBG-06C超音波クリーナーのBG-06C超音波クリーナーで基板の表面の汚れを処理し、除去します。アルコールと蒸留水で金属基板の表面に摩耗した破片を塗り、ブロワーで乾燥させます。次に、アルミナ（Al2O3）、グラフェンおよびハイブリッドカーボンナノチューブ（MWNT-COOHSDBS）を比例して調製しました（100：0：0、99.8：0.2：0、99.8：0：0.2、99.6：0.2：0.2）、ボールミルのボールミル（南京ナンダインストルメントファクトリーのQM-3SP2）ボールミリングとミキシング用。ボールミルの回転速度は220 r / minに設定され、ボールミルは
ボールミリング後、ボールミリングが完了した後、ボールミリングタンクの回転速度を交互に1/2に設定し、ボールミリングが完了した後、ボールミリングタンクの回転速度を交互に1/2に設定します。ボールミリングされたセラミック骨材とバインダーは、質量分数1.0：0.8に従って均等に混合されます。最後に、硬化プロセスによって接着剤のセラミックコーティングが得られました。
2。腐食テスト
この研究では、電気化学腐食試験では、上海chenhua chi660E電気化学ワークステーションを採用し、テストは3つの電極試験システムを採用しています。プラチナ電極は補助電極、塩化銀塩化物電極は基準電極であり、コーティングされたサンプルは作動電極で、有効な曝露面積は1cm2です。図1および2に示すように、図1および2に示すように、機器との電極電極、電極の動作電極、および補助電極を、電解質に接続します。電解質にサンプルを浸します。これは3.5％NaCl溶液です。
3.コーティングの電気化学腐食のタフェル分析
図3は、19時間の電気化学腐食後に異なるナノ添加剤でコーティングされた、コーティングされていない基質とセラミックコーティングのタフェル曲線を示しています。電気化学腐食試験から得られた腐食電圧、腐食電流密度、および電気インピーダンステストデータを表1に示します。
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腐食電流密度が小さく、腐食抵抗効率が高くなると、コーティングの耐食効果が向上します。図3と表1から、腐食時間が19時間の場合、裸の金属マトリックスの最大腐食電圧は-0.680 Vであり、マトリックスの腐食電流密度も最大で、2.890×10-6 Aに達することがわかります。 /CM2 fure純粋なアルミナセラミックコーティングでコーティングすると、腐食電流密度は78％に減少し、PEは22.01％になりました。セラミックコーティングがより良い保護的役割を果たし、中性電解質のコーティングの耐食性を改善できることを示しています。
0.2％MWNT-COOH-SDBSまたは0.2％グラフェンをコーティングに加え、腐食電流密度が減少し、抵抗が増加し、コーティングの耐食性がさらに改善され、PEはそれぞれ38.48％と40.10％になりました。表面が0.2％MWNT-COOH-SDBと0.2％グラフェン混合アルミナコーティングでコーティングされている場合、腐食電流はさらに2.890×10-6 A / cm2から1.536×10-6 A / cm2に減少します。値、11388Ωから28079Ωに増加し、コーティングのPEは46.85％に達する可能性があります。調製された標的製品は良好な腐食抵抗を持ち、カーボンナノチューブとグラフェンの相乗効果がセラミックコーティングの耐食性を効果的に改善できることを示しています。
4。コーティングインピーダンスに対する浸漬時間の影響
テストでの電解質のサンプルの浸漬時間の影響を考慮して、コーティングの腐食抵抗をさらに調査するために、図に示すように、異なる浸漬時間での4つのコーティングの抵抗の変化曲線が得られます。 4。
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浸漬の初期段階（10時間）では、コーティングの良好な密度と構造により、電解質をコーティングに浸すことは困難です。この時点で、セラミックコーティングは高い抵抗性を示しています。一定期間浸漬した後、抵抗は大幅に減少します。これは、時間の経過とともに、電解質が洗練チャネルを徐々に形成し、コーティングの中の亀裂を徐々に形成し、マトリックスに浸透し、その結果、抵抗が大幅に減少するためコーティング。
第2段階では、腐食生成物が一定量に増加すると、拡散がブロックされ、ギャップが徐々にブロックされます。同時に、電解質が結合底層 /マトリックスの結合界面に浸透すると、水分子はコーティング /マトリックス接合部のマトリックスのFE要素と反応して、薄い金属酸化物膜を生成します。電解質のマトリックスへの浸透により、抵抗値が増加します。裸の金属マトリックスが電気化学的に腐食されると、緑色の凝集沈着のほとんどが電解質の底部に生成されます。電解溶液は、コーティングされたサンプルを電解するときに色を変化させませんでした。これにより、上記の化学反応の存在が証明できます。
短い浸漬時間と大規模な外部の影響要因により、電気化学パラメーターの正確な変化関係をさらに取得するために、19時間と19.5時間のタフェル曲線を分析します。 Zsimpwin分析ソフトウェアによって得られた腐食電流密度と抵抗を表2に示します。19時間、裸の基質と比較して、純粋なアルミナおよびアルミナ複合コーティングの腐食電流密度がナノ添加物材料を含むことがわかります。小さく、抵抗値は大きくなります。カーボンナノチューブを含むセラミックコーティングの抵抗値とグラフェンを含むコーティングはほぼ同じですが、カーボンナノチューブとグラフェン複合材料を含むコーティング構造は大幅に増強されます。これは、1次元カーボンナノチューブと2次元グラフェンの相乗効果があるためです。材料の耐食性を改善します。
浸漬時間の増加（19.5時間）に伴い、裸の基質の抵抗が増加し、腐食の第2段階にあることを示し、基質の表面に金属酸化物膜が生成されます。同様に、時間の増加に伴い、純粋なアルミナセラミックコーティングの抵抗も増加し、現時点ではセラミックコーティングの低下効果があるが、電解質がコーティング /マトリックスの結合界面に浸透し、産生酸化物膜が浸透していることを示しています。化学反応を通じて。
0.2％MWNT-COOH-SDBSを含むアルミナコーティング、0.2％グラフェンを含むアルミナコーティングと0.2％MWNT-COOH-SDBSおよび0.2％グラフェンを含むアルミナコーティングと比較して、コーティング耐性は時間の増加とともに大幅に減少し、減少しました。それぞれ22.94％、25.60％、9.61％で、電解質が接合部に浸透しなかったことを示しています。この時点でのコーティングと基質、これは、カーボンナノチューブとグラフェンの構造が電解質の下向きの浸透をブロックし、マトリックスを保護するためです。 2つの相乗効果はさらに検証されます。 2つのナノ材料を含むコーティングは、耐食性が優れています。
タフェル曲線と電気インピーダンス値の変化曲線を通じて、グラフェン、カーボンナノチューブ、およびその混合物によるアルミナセラミックコーティングは、金属マトリックスの耐食性を改善できることがわかります。接着剤のセラミックコーティングの耐性。コーティングの腐食抵抗に対するナノ添加剤の効果をさらに調査するために、腐食後のコーティングの微小表面形態が観察されました。
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図5（A1、A2、B1、B2）は、腐食後の異なる倍率で露出した304ステンレス鋼とコーティングされた純粋なアルミナセラミックの表面形態を示しています。図5（A2）は、腐食後の表面が粗くなることを示しています。裸の基質の場合、電解質に浸漬した後、いくつかの大きな腐食ピットが表面に現れ、裸の金属マトリックスの腐食抵抗が不十分であり、電解質がマトリックスに浸透しやすいことを示しています。図5（B2）に示すように、純粋なアルミナセラミックコーティングの場合、腐食後に多孔質腐食チャネルが生成されますが、純粋なアルミナセラミックコーティングの比較的密な構造と優れた腐食抵抗は、電解質の侵入を効果的にブロックします。アルミナセラミックコーティングのインピーダンスの効果的な改善。
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MWNT-COOH-SDBの表面形態、0.2％グラフェンを含むコーティング、0.2％MWNT-COOH-SDBと0.2％グラフェンを含むコーティング。図6（B2およびC2）にグラフェンを含む2つのコーティングには平坦な構造があり、コーティング内の粒子間の結合は密着しており、凝集粒子は接着剤によってしっかりと包まれていることがわかります。表面は電解質によって侵食されますが、細孔チャネルが少なくなります。腐食後、コーティング表面は密度が高く、欠陥構造はほとんどありません。図6（A1、A2）の場合、MWNT-COOH-SDBの特性により、腐食前のコーティングは均一に分布した多孔質構造です。腐食後、元の部分の毛穴は狭くて長くなり、チャネルがより深くなります。図6（B2、C2）と比較して、構造にはより多くの欠陥があり、これは電気化学腐食試験から得られたコーティングインピーダンス値のサイズ分布と一致しています。グラフェンを含むアルミナセラミックコーティング、特にグラフェンとカーボンナノチューブの混合物が最高の腐食抵抗を持っていることを示しています。これは、カーボンナノチューブとグラフェンの構造が亀裂拡散を効果的にブロックし、マトリックスを保護できるためです。
5。議論と要約
アルミナセラミックコーティング上のカーボンナノチューブとグラフェン添加剤の腐食抵抗試験とコーティングの表面微細構造の分析により、次の結論が描かれます。
（1）腐食時間が19時間で、0.2％ハイブリッドカーボンナノチューブ + 0.2％グラフェン混合材料のアルミナセラミックコーティングを追加すると、腐食電流密度は2.890×10-6 A / cm2から1.536×10-6 A / / cm2に増加しました。 CM2、電気インピーダンスは11388Ωから28079Ωに増加し、耐食性効率は最大、46.85％。純粋なアルミナセラミックコーティングと比較して、グラフェンおよびカーボンナノチューブを使用した複合コーティングは、耐食性が優れています。
（2）電解質の浸漬時間の増加に伴い、電解質がコーティング /基質の関節表面に浸透して金属酸化物膜を生成し、電解質の基質への浸透を妨げます。電気的インピーダンスは最初に減少してから増加し、純粋なアルミナセラミックコーティングの耐食性は貧弱です。カーボンナノチューブとグラフェンの構造と相乗効果は、電解質の下向きの浸透をブロックしました。 19.5時間浸すと、ナノ材料を含むコーティングの電気インピーダンスはそれぞれ22.94％、25.60％、9.61％減少し、コーティングの耐食性は良好でした。
6。腐食抵抗をコーティングするメカニズムに影響を与えます
タフェル曲線と電気インピーダンス値の変化曲線を通じて、グラフェン、カーボンナノチューブ、およびその混合物によるアルミナセラミックコーティングは、金属マトリックスの耐食性を改善できることがわかります。接着剤のセラミックコーティングの耐性。コーティングの腐食抵抗に対するナノ添加剤の効果をさらに調査するために、腐食後のコーティングの微小表面形態が観察されました。
図5（A1、A2、B1、B2）は、腐食後の異なる倍率で露出した304ステンレス鋼とコーティングされた純粋なアルミナセラミックの表面形態を示しています。図5（A2）は、腐食後の表面が粗くなることを示しています。裸の基質の場合、電解質に浸漬した後、いくつかの大きな腐食ピットが表面に現れ、裸の金属マトリックスの腐食抵抗が不十分であり、電解質がマトリックスに浸透しやすいことを示しています。図5（B2）に示すように、純粋なアルミナセラミックコーティングの場合、腐食後に多孔質腐食チャネルが生成されますが、純粋なアルミナセラミックコーティングの比較的密な構造と優れた腐食抵抗は、電解質の侵入を効果的にブロックします。アルミナセラミックコーティングのインピーダンスの効果的な改善。
MWNT-COOH-SDBの表面形態、0.2％グラフェンを含むコーティング、0.2％MWNT-COOH-SDBと0.2％グラフェンを含むコーティング。図6（B2およびC2）にグラフェンを含む2つのコーティングには平坦な構造があり、コーティング内の粒子間の結合は密着しており、凝集粒子は接着剤によってしっかりと包まれていることがわかります。表面は電解質によって侵食されますが、細孔チャネルが少なくなります。腐食後、コーティング表面は密度が高く、欠陥構造はほとんどありません。図6（A1、A2）の場合、MWNT-COOH-SDBの特性により、腐食前のコーティングは均一に分布した多孔質構造です。腐食後、元の部分の毛穴は狭くて長くなり、チャネルがより深くなります。図6（B2、C2）と比較して、構造にはより多くの欠陥があり、これは電気化学腐食試験から得られたコーティングインピーダンス値のサイズ分布と一致しています。グラフェンを含むアルミナセラミックコーティング、特にグラフェンとカーボンナノチューブの混合物が最高の腐食抵抗を持っていることを示しています。これは、カーボンナノチューブとグラフェンの構造が亀裂拡散を効果的にブロックし、マトリックスを保護できるためです。
7。ディスカッションと要約
アルミナセラミックコーティング上のカーボンナノチューブとグラフェン添加剤の腐食抵抗試験とコーティングの表面微細構造の分析により、次の結論が描かれます。
（1）腐食時間が19時間で、0.2％ハイブリッドカーボンナノチューブ + 0.2％グラフェン混合材料のアルミナセラミックコーティングを追加すると、腐食電流密度は2.890×10-6 A / cm2から1.536×10-6 A / / cm2に増加しました。 CM2、電気インピーダンスは11388Ωから28079Ωに増加し、耐食性効率は最大、46.85％。純粋なアルミナセラミックコーティングと比較して、グラフェンおよびカーボンナノチューブを使用した複合コーティングは、耐食性が優れています。
（2）電解質の浸漬時間の増加に伴い、電解質がコーティング /基質の関節表面に浸透して金属酸化物膜を生成し、電解質の基質への浸透を妨げます。電気的インピーダンスは最初に減少してから増加し、純粋なアルミナセラミックコーティングの耐食性は貧弱です。カーボンナノチューブとグラフェンの構造と相乗効果は、電解質の下向きの浸透をブロックしました。 19.5時間浸すと、ナノ材料を含むコーティングの電気インピーダンスはそれぞれ22.94％、25.60％、9.61％減少し、コーティングの耐食性は良好でした。
（3）カーボンナノチューブの特性により、炭素ナノチューブだけで添加されたコーティングは、腐食前に均一に分布した多孔質構造を持っています。腐食後、元の部分の毛穴は狭くて長くなり、チャネルがより深くなります。グラフェンを含むコーティングには、腐食前の平らな構造があり、コーティングの粒子間の組み合わせは近く、凝集粒子は接着剤によってしっかりと包まれています。腐食後に表面は電解質によって侵食されますが、細孔チャネルはほとんどなく、構造はまだ密集しています。カーボンナノチューブとグラフェンの構造は、亀裂伝播を効果的にブロックし、マトリックスを保護できます。
投稿時間：3月9日 - 2022年