समाचार - ग्राफीन/कार्बन नैनोट्यूब प्रबलित एल्यूमिना सिरेमिक कोटिंग के संक्षारण प्रतिरोध पर अध्ययन

1. कोटिंग की तैयारी
बाद के इलेक्ट्रोकेमिकल परीक्षण को सुविधाजनक बनाने के लिए, 30 मिमी × 4 मिमी 304 स्टेनलेस स्टील को आधार के रूप में चुना गया है।सब्सट्रेट की सतह पर बची हुई ऑक्साइड परत और जंग के धब्बों को सैंडपेपर से पॉलिश करें और हटा दें, उन्हें एसीटोन युक्त बीकर में डालें, सब्सट्रेट की सतह पर लगे दागों को बैंगजी इलेक्ट्रॉनिक्स कंपनी के बीजी-06सी अल्ट्रासोनिक क्लीनर से 20 मिनट तक उपचारित करें, हटा दें अल्कोहल और आसुत जल के साथ धातु सब्सट्रेट की सतह पर मलबे को घिसें और उन्हें ब्लोअर से सुखाएं।फिर, एल्यूमिना (Al2O3), ग्राफीन और हाइब्रिड कार्बन नैनोट्यूब (mwnt-coohsdbs) को अनुपात में तैयार किया गया (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2), और डाला गया बॉल मिलिंग और मिश्रण के लिए एक बॉल मिल (नानजिंग नंदा उपकरण फैक्ट्री का qm-3sp2)।बॉल मिल की घूर्णन गति 220 आर/मिनट पर सेट की गई थी, और बॉल मिल को चालू कर दिया गया था

बॉल मिलिंग के बाद, बॉल मिलिंग पूरी होने के बाद बॉल मिलिंग टैंक की रोटेशन स्पीड को बारी-बारी से 1/2 पर सेट करें, और बॉल मिलिंग पूरी होने के बाद बॉल मिलिंग टैंक की रोटेशन स्पीड को बारी-बारी से 1/2 पर सेट करें।बॉल मिल्ड सिरेमिक एग्रीगेट और बाइंडर को 1.0 ∶ 0.8 के द्रव्यमान अंश के अनुसार समान रूप से मिलाया जाता है।अंत में, उपचार प्रक्रिया द्वारा चिपकने वाली सिरेमिक कोटिंग प्राप्त की गई।

2. संक्षारण परीक्षण
इस अध्ययन में, इलेक्ट्रोकेमिकल संक्षारण परीक्षण शंघाई चेनहुआ ची660ई इलेक्ट्रोकेमिकल वर्कस्टेशन को अपनाता है, और परीक्षण तीन इलेक्ट्रोड परीक्षण प्रणाली को अपनाता है।प्लैटिनम इलेक्ट्रोड सहायक इलेक्ट्रोड है, सिल्वर सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड संदर्भ इलेक्ट्रोड है, और लेपित नमूना कार्यशील इलेक्ट्रोड है, जिसका प्रभावी एक्सपोज़र क्षेत्र 1 सेमी 2 है।उपकरण के साथ इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में संदर्भ इलेक्ट्रोड, कार्यशील इलेक्ट्रोड और सहायक इलेक्ट्रोड को कनेक्ट करें, जैसा कि चित्र 1 और 2 में दिखाया गया है। परीक्षण से पहले, नमूने को इलेक्ट्रोलाइट में भिगोएँ, जो 3.5% NaCl समाधान है।

3. कोटिंग्स के इलेक्ट्रोकेमिकल क्षरण का टैफेल विश्लेषण
चित्र 3 में 19 घंटों के लिए इलेक्ट्रोकेमिकल संक्षारण के बाद विभिन्न नैनो एडिटिव्स के साथ लेपित अनकोटेड सब्सट्रेट और सिरेमिक कोटिंग का टैफेल वक्र दिखाया गया है।इलेक्ट्रोकेमिकल संक्षारण परीक्षण से प्राप्त संक्षारण वोल्टेज, संक्षारण वर्तमान घनत्व और विद्युत प्रतिबाधा परीक्षण डेटा तालिका 1 में दिखाए गए हैं।

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जब संक्षारण धारा घनत्व छोटा होता है और संक्षारण प्रतिरोध दक्षता अधिक होती है, तो कोटिंग का संक्षारण प्रतिरोध प्रभाव बेहतर होता है।यह चित्र 3 और तालिका 1 से देखा जा सकता है कि जब संक्षारण समय 19 घंटे है, तो नंगे धातु मैट्रिक्स का अधिकतम संक्षारण वोल्टेज -0.680 वी है, और मैट्रिक्स का संक्षारण वर्तमान घनत्व भी सबसे बड़ा है, जो 2.890 × 10-6 ए तक पहुंच गया है। /सेमी2 。 जब शुद्ध एल्यूमिना सिरेमिक कोटिंग के साथ लेपित किया गया, तो संक्षारण धारा घनत्व घटकर 78% हो गया और पीई 22.01% हो गया।यह दर्शाता है कि सिरेमिक कोटिंग बेहतर सुरक्षात्मक भूमिका निभाती है और तटस्थ इलेक्ट्रोलाइट में कोटिंग के संक्षारण प्रतिरोध में सुधार कर सकती है।

जब कोटिंग में 0.2% mwnt-cooh-sdbs या 0.2% ग्राफीन जोड़ा गया, तो संक्षारण धारा घनत्व कम हो गया, प्रतिरोध बढ़ गया, और कोटिंग के संक्षारण प्रतिरोध में क्रमशः 38.48% और 40.10% के पीई के साथ और सुधार हुआ।जब सतह को 0.2% mwnt-cooh-sdbs और 0.2% ग्राफीन मिश्रित एल्यूमिना कोटिंग के साथ लेपित किया जाता है, तो संक्षारण धारा 2.890 × 10-6 A/cm2 से घटकर 1.536 × 10-6 A/cm2 हो जाती है, जो अधिकतम प्रतिरोध है। मान, 11388 Ω से बढ़कर 28079 Ω हो गया, और कोटिंग का पीई 46.85% तक पहुंच सकता है।यह दर्शाता है कि तैयार लक्ष्य उत्पाद में अच्छा संक्षारण प्रतिरोध है, और कार्बन नैनोट्यूब और ग्राफीन का सहक्रियात्मक प्रभाव सिरेमिक कोटिंग के संक्षारण प्रतिरोध को प्रभावी ढंग से सुधार सकता है।

4. कोटिंग प्रतिबाधा पर भिगोने के समय का प्रभाव
कोटिंग के संक्षारण प्रतिरोध का और अधिक पता लगाने के लिए, परीक्षण पर इलेक्ट्रोलाइट में नमूने के विसर्जन समय के प्रभाव पर विचार करते हुए, विभिन्न विसर्जन समय पर चार कोटिंग्स के प्रतिरोध के परिवर्तन वक्र प्राप्त किए जाते हैं, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 4.

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विसर्जन के प्रारंभिक चरण (10 घंटे) में, कोटिंग के अच्छे घनत्व और संरचना के कारण, इलेक्ट्रोलाइट को कोटिंग में डुबोना मुश्किल होता है।इस समय, सिरेमिक कोटिंग उच्च प्रतिरोध दिखाती है।कुछ समय तक भिगोने के बाद, प्रतिरोध काफी कम हो जाता है, क्योंकि समय बीतने के साथ, इलेक्ट्रोलाइट धीरे-धीरे कोटिंग में छिद्रों और दरारों के माध्यम से एक संक्षारण चैनल बनाता है और मैट्रिक्स में प्रवेश करता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रतिरोध में उल्लेखनीय कमी आती है। कोटिंग.

दूसरे चरण में, जब संक्षारण उत्पाद एक निश्चित मात्रा तक बढ़ जाते हैं, तो प्रसार अवरुद्ध हो जाता है और अंतर धीरे-धीरे अवरुद्ध हो जाता है।उसी समय, जब इलेक्ट्रोलाइट बॉन्डिंग निचली परत/मैट्रिक्स के बॉन्डिंग इंटरफेस में प्रवेश करता है, तो पानी के अणु कोटिंग/मैट्रिक्स जंक्शन पर मैट्रिक्स में Fe तत्व के साथ प्रतिक्रिया करके एक पतली धातु ऑक्साइड फिल्म का निर्माण करेंगे, जो बाधा डालती है। मैट्रिक्स में इलेक्ट्रोलाइट का प्रवेश और प्रतिरोध मान बढ़ जाता है।जब नंगे धातु मैट्रिक्स को इलेक्ट्रोकेमिकल रूप से संक्षारित किया जाता है, तो इलेक्ट्रोलाइट के तल पर अधिकांश हरे रंग की फ़्लोकुलेंट वर्षा उत्पन्न होती है।लेपित नमूने को इलेक्ट्रोलाइज़ करने पर इलेक्ट्रोलाइटिक घोल का रंग नहीं बदला, जो उपरोक्त रासायनिक प्रतिक्रिया के अस्तित्व को साबित कर सकता है।

कम भिगोने के समय और बड़े बाहरी प्रभाव कारकों के कारण, इलेक्ट्रोकेमिकल मापदंडों के सटीक परिवर्तन संबंध को और अधिक प्राप्त करने के लिए, 19 घंटे और 19.5 घंटे के टैफेल वक्रों का विश्लेषण किया जाता है।Zsimpwin विश्लेषण सॉफ्टवेयर द्वारा प्राप्त संक्षारण वर्तमान घनत्व और प्रतिरोध तालिका 2 में दिखाया गया है। यह पाया जा सकता है कि जब 19 घंटे के लिए भिगोया जाता है, तो नंगे सब्सट्रेट की तुलना में, नैनो एडिटिव सामग्री वाले शुद्ध एल्यूमिना और एल्यूमिना मिश्रित कोटिंग का संक्षारण वर्तमान घनत्व होता है छोटा और प्रतिरोध मान बड़ा होता है।कार्बन नैनोट्यूब युक्त सिरेमिक कोटिंग और ग्राफीन युक्त कोटिंग का प्रतिरोध मूल्य लगभग समान है, जबकि कार्बन नैनोट्यूब और ग्राफीन मिश्रित सामग्री के साथ कोटिंग संरचना में काफी वृद्धि हुई है, ऐसा इसलिए है क्योंकि एक-आयामी कार्बन नैनोट्यूब और दो-आयामी ग्राफीन का सहक्रियात्मक प्रभाव सामग्री के संक्षारण प्रतिरोध में सुधार करता है।

विसर्जन समय (19.5 घंटे) में वृद्धि के साथ, नंगे सब्सट्रेट का प्रतिरोध बढ़ता है, यह दर्शाता है कि यह संक्षारण के दूसरे चरण में है और सब्सट्रेट की सतह पर धातु ऑक्साइड फिल्म का उत्पादन होता है।इसी प्रकार, समय बढ़ने के साथ, शुद्ध एल्यूमिना सिरेमिक कोटिंग का प्रतिरोध भी बढ़ जाता है, जो दर्शाता है कि इस समय, हालांकि सिरेमिक कोटिंग का धीमा प्रभाव है, इलेक्ट्रोलाइट ने कोटिंग / मैट्रिक्स के बॉन्डिंग इंटरफ़ेस में प्रवेश किया है, और ऑक्साइड फिल्म का उत्पादन किया है रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से.
0.2% mwnt-cooh-sdbs युक्त एल्यूमिना कोटिंग की तुलना में, 0.2% ग्राफीन युक्त एल्यूमिना कोटिंग और 0.2% mwnt-cooh-sdbs और 0.2% ग्राफीन युक्त एल्यूमिना कोटिंग की तुलना में, समय की वृद्धि के साथ कोटिंग प्रतिरोध में काफी कमी आई, कमी आई क्रमशः 22.94%, 25.60% और 9.61%, यह दर्शाता है कि इलेक्ट्रोलाइट इस समय कोटिंग और सब्सट्रेट के बीच के जोड़ में प्रवेश नहीं करता है, ऐसा इसलिए है क्योंकि कार्बन नैनोट्यूब और ग्राफीन की संरचना इलेक्ट्रोलाइट के नीचे की ओर प्रवेश को अवरुद्ध करती है, इस प्रकार रक्षा करती है गणित का सवाल।दोनों के सहक्रियात्मक प्रभाव को और अधिक सत्यापित किया गया है।दो नैनो सामग्रियों वाली कोटिंग में बेहतर संक्षारण प्रतिरोध होता है।

टैफेल वक्र और विद्युत प्रतिबाधा मूल्य के परिवर्तन वक्र के माध्यम से, यह पाया गया कि ग्राफीन, कार्बन नैनोट्यूब और उनके मिश्रण के साथ एल्यूमिना सिरेमिक कोटिंग धातु मैट्रिक्स के संक्षारण प्रतिरोध में सुधार कर सकती है, और दोनों के सहक्रियात्मक प्रभाव संक्षारण में और सुधार कर सकते हैं चिपकने वाला सिरेमिक कोटिंग का प्रतिरोध।कोटिंग के संक्षारण प्रतिरोध पर नैनो एडिटिव्स के प्रभाव का और अधिक पता लगाने के लिए, संक्षारण के बाद कोटिंग की सूक्ष्म सतह आकृति विज्ञान का अवलोकन किया गया।

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चित्र 5 (ए1, ए2, बी1, बी2) संक्षारण के बाद अलग-अलग आवर्धन पर उजागर 304 स्टेनलेस स्टील और लेपित शुद्ध एल्यूमिना सिरेमिक की सतह आकृति विज्ञान को दर्शाता है।चित्र 5 (ए2) से पता चलता है कि जंग के बाद सतह खुरदरी हो जाती है।नंगे सब्सट्रेट के लिए, इलेक्ट्रोलाइट में विसर्जन के बाद सतह पर कई बड़े संक्षारण गड्ढे दिखाई देते हैं, जो दर्शाता है कि नंगे धातु मैट्रिक्स का संक्षारण प्रतिरोध खराब है और इलेक्ट्रोलाइट मैट्रिक्स में घुसना आसान है।शुद्ध एल्यूमिना सिरेमिक कोटिंग के लिए, जैसा कि चित्र 5 (बी2) में दिखाया गया है, हालांकि जंग के बाद छिद्रपूर्ण संक्षारण चैनल उत्पन्न होते हैं, शुद्ध एल्यूमिना सिरेमिक कोटिंग की अपेक्षाकृत घनी संरचना और उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध इलेक्ट्रोलाइट के आक्रमण को प्रभावी ढंग से रोकता है, जो इसका कारण बताता है एल्यूमिना सिरेमिक कोटिंग की प्रतिबाधा का प्रभावी सुधार।

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mwnt-cooh-sdbs की सतह आकृति विज्ञान, 0.2% ग्राफीन युक्त कोटिंग्स और 0.2% mwnt-cooh-sdbs और 0.2% ग्राफीन युक्त कोटिंग्स।यह देखा जा सकता है कि चित्र 6 (बी 2 और सी 2) में ग्राफीन युक्त दो कोटिंग्स में सपाट संरचना होती है, कोटिंग में कणों के बीच का बंधन कड़ा होता है, और कुल कणों को चिपकने से कसकर लपेटा जाता है।यद्यपि सतह इलेक्ट्रोलाइट द्वारा नष्ट हो जाती है, कम छिद्र चैनल बनते हैं।संक्षारण के बाद, कोटिंग की सतह घनी होती है और कुछ दोष संरचनाएं होती हैं।चित्र 6 (ए1, ए2) के लिए, एमडब्ल्यूएनटी-कूह-एसडीबीएस की विशेषताओं के कारण, संक्षारण से पहले कोटिंग एक समान रूप से वितरित छिद्रपूर्ण संरचना है।संक्षारण के बाद, मूल भाग के छिद्र संकीर्ण और लंबे हो जाते हैं, और चैनल गहरा हो जाता है।चित्र 6 (बी2, सी2) की तुलना में, संरचना में अधिक दोष हैं, जो इलेक्ट्रोकेमिकल संक्षारण परीक्षण से प्राप्त कोटिंग प्रतिबाधा मूल्य के आकार वितरण के अनुरूप है।इससे पता चलता है कि ग्राफीन युक्त एल्यूमिना सिरेमिक कोटिंग, विशेष रूप से ग्राफीन और कार्बन नैनोट्यूब के मिश्रण में सबसे अच्छा संक्षारण प्रतिरोध होता है।ऐसा इसलिए है क्योंकि कार्बन नैनोट्यूब और ग्राफीन की संरचना दरार के प्रसार को प्रभावी ढंग से रोक सकती है और मैट्रिक्स की रक्षा कर सकती है।

5. चर्चा और सारांश
एल्यूमिना सिरेमिक कोटिंग पर कार्बन नैनोट्यूब और ग्राफीन एडिटिव्स के संक्षारण प्रतिरोध परीक्षण और कोटिंग की सतह माइक्रोस्ट्रक्चर के विश्लेषण के माध्यम से, निम्नलिखित निष्कर्ष निकाले गए हैं:

(1) जब संक्षारण का समय 19 घंटे था, तो 0.2% हाइब्रिड कार्बन नैनोट्यूब + 0.2% ग्राफीन मिश्रित सामग्री एल्यूमिना सिरेमिक कोटिंग जोड़ने पर, संक्षारण वर्तमान घनत्व 2.890 × 10-6 ए / सेमी 2 से बढ़कर 1.536 × 10-6 ए / हो गया। सेमी2, विद्युत प्रतिबाधा 11388 Ω से बढ़कर 28079 Ω हो गई है, और संक्षारण प्रतिरोध दक्षता सबसे बड़ी, 46.85% है।शुद्ध एल्यूमिना सिरेमिक कोटिंग की तुलना में, ग्राफीन और कार्बन नैनोट्यूब के साथ मिश्रित कोटिंग में बेहतर संक्षारण प्रतिरोध होता है।

(2) इलेक्ट्रोलाइट के विसर्जन समय में वृद्धि के साथ, इलेक्ट्रोलाइट धातु ऑक्साइड फिल्म बनाने के लिए कोटिंग/सब्सट्रेट की संयुक्त सतह में प्रवेश करता है, जो सब्सट्रेट में इलेक्ट्रोलाइट के प्रवेश में बाधा उत्पन्न करता है।विद्युत प्रतिबाधा पहले घटती है और फिर बढ़ती है, और शुद्ध एल्यूमिना सिरेमिक कोटिंग का संक्षारण प्रतिरोध खराब होता है।कार्बन नैनोट्यूब और ग्राफीन की संरचना और तालमेल ने इलेक्ट्रोलाइट के नीचे की ओर प्रवेश को अवरुद्ध कर दिया।19.5 घंटे तक भिगोने पर, नैनो सामग्री युक्त कोटिंग की विद्युत प्रतिबाधा क्रमशः 22.94%, 25.60% और 9.61% कम हो गई, और कोटिंग का संक्षारण प्रतिरोध अच्छा था।

6. कोटिंग संक्षारण प्रतिरोध का प्रभाव तंत्र
टैफेल वक्र और विद्युत प्रतिबाधा मूल्य के परिवर्तन वक्र के माध्यम से, यह पाया गया कि ग्राफीन, कार्बन नैनोट्यूब और उनके मिश्रण के साथ एल्यूमिना सिरेमिक कोटिंग धातु मैट्रिक्स के संक्षारण प्रतिरोध में सुधार कर सकती है, और दोनों के सहक्रियात्मक प्रभाव संक्षारण में और सुधार कर सकते हैं चिपकने वाला सिरेमिक कोटिंग का प्रतिरोध।कोटिंग के संक्षारण प्रतिरोध पर नैनो एडिटिव्स के प्रभाव का और अधिक पता लगाने के लिए, संक्षारण के बाद कोटिंग की सूक्ष्म सतह आकृति विज्ञान का अवलोकन किया गया।

7. चर्चा और सारांश
एल्यूमिना सिरेमिक कोटिंग पर कार्बन नैनोट्यूब और ग्राफीन एडिटिव्स के संक्षारण प्रतिरोध परीक्षण और कोटिंग की सतह माइक्रोस्ट्रक्चर के विश्लेषण के माध्यम से, निम्नलिखित निष्कर्ष निकाले गए हैं:

(3) कार्बन नैनोट्यूब की विशेषताओं के कारण, अकेले कार्बन नैनोट्यूब के साथ जोड़ी गई कोटिंग में संक्षारण से पहले एक समान रूप से वितरित छिद्रपूर्ण संरचना होती है।संक्षारण के बाद, मूल भाग के छिद्र संकीर्ण और लंबे हो जाते हैं, और चैनल गहरे हो जाते हैं।ग्राफीन युक्त कोटिंग में संक्षारण से पहले सपाट संरचना होती है, कोटिंग में कणों के बीच संयोजन करीब होता है, और समग्र कणों को चिपकने से कसकर लपेटा जाता है।यद्यपि सतह जंग के बाद इलेक्ट्रोलाइट द्वारा नष्ट हो जाती है, कुछ छिद्र चैनल होते हैं और संरचना अभी भी घनी होती है।कार्बन नैनोट्यूब और ग्राफीन की संरचना दरार के प्रसार को प्रभावी ढंग से रोक सकती है और मैट्रिक्स की रक्षा कर सकती है।

पोस्ट समय: मार्च-09-2022