ዜና - የግራፊን / የካርቦን ናኖቱብ የተጠናከረ የአልሙኒየም ሴራሚክ ሽፋን ዝገት መቋቋም ላይ ጥናት

1. ሽፋን ማዘጋጀት
የኋለኛውን ኤሌክትሮኬሚካላዊ ሙከራን ለማመቻቸት, 30mm × 4 mm 304 አይዝጌ ብረት እንደ መሰረት ይመረጣል.የፖላንድ እና የቀረውን ኦክሳይድ ንብርብር እና ዝገት ቦታዎች አሸዋ ወረቀት ጋር substrate ላይ ላዩን ማስወገድ, acetone የያዘ ምንቃር ውስጥ አስቀመጣቸው, 20min ለ ባንግጂኢ ኤሌክትሮኒክስ ኩባንያ bg-06c ለአልትራሳውንድ ማጽጃ ጋር substrate ወለል ላይ ያለውን እድፍ ማከም, ማስወገድ. በብረት ወለል ላይ ያለውን ቆሻሻ በአልኮል እና በተጣራ ውሃ እና በንፋስ ማድረቅ ያድርጓቸው።ከዚያም, alumina (Al2O3), graphene እና hybrid carbon nanotube (mwnt-coohsdbs) በተመጣጣኝ መጠን ተዘጋጅቷል (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2) ወደ. የኳስ ወፍጮ (qm-3sp2 የናንጂንግ NANDA መሳሪያ ፋብሪካ) ለኳስ ወፍጮ እና ለመደባለቅ።የኳስ ወፍጮው የመዞሪያ ፍጥነት ወደ 220 R / ደቂቃ ተቀናብሯል ፣ እና የኳሱ ወፍጮው ወደ ተለወጠ።

ከኳስ ወፍጮ በኋላ የኳስ ወፍጮው ታንክ የማዞሪያ ፍጥነት 1/2 የኳስ ወፍጮው ከተጠናቀቀ በኋላ በተለዋዋጭ 1/2 እንዲሆን ያድርጉት።የኳስ ወፍጮው የሴራሚክ ድምር እና ማያያዣ በ 1.0 ∶ 0.8 የጅምላ ክፍልፋይ መሠረት በእኩልነት ይደባለቃሉ።በመጨረሻም የማጣበቂያው የሴራሚክ ሽፋን በማከም ሂደት ተገኝቷል.

2. የዝገት ሙከራ
በዚህ ጥናት ውስጥ የኤሌክትሮኬሚካላዊ ዝገት ሙከራ የሻንጋይ ቼንዋ ቺ 660e ኤሌክትሮኬሚካል ሥራ ጣቢያን ይቀበላል ፣ እና ፈተናው የሶስት ኤሌክትሮዶች የሙከራ ስርዓትን ይቀበላል።የፕላቲኒየም ኤሌክትሮል ረዳት ኤሌክትሮድ ነው, የብር ብር ክሎራይድ ኤሌክትሮድ የማጣቀሻ ኤሌክትሮድ ነው, እና የተሸፈነው ናሙና የሚሠራው ኤሌክትሮል ነው, ውጤታማ የመጋለጥ ቦታ 1 ሴ.ሜ.በምስል 1 እና 2 ላይ እንደሚታየው የማጣቀሻ ኤሌክትሮጁን ፣ የሚሠራውን ኤሌክትሮድ እና ረዳት ኤሌክትሮድን ከመሳሪያው ጋር ያገናኙ ።

3. የታፌል ትንተና የኤሌክትሮኬሚካላዊ የዝገት ሽፋኖች
ምስል 3 ለ 19h ከኤሌክትሮኬሚካላዊ ዝገት በኋላ በተለያየ ናኖ ተጨማሪዎች የተሸፈነውን ያልተሸፈነ የከርሰ ምድር እና የሴራሚክ ሽፋን የታፍል ኩርባ ያሳያል.ከኤሌክትሮኬሚካላዊ ዝገት ሙከራ የተገኘው የዝገት ቮልቴጅ፣ የዝገት የአሁን ጥግግት እና የኤሌትሪክ እክል ሙከራ መረጃ በሰንጠረዥ 1 ውስጥ ይታያል።

አስገባ
የዝገት አሁኑ እፍጋቱ ትንሽ ሲሆን እና የዝገት መከላከያው ውጤታማነት ከፍ ያለ ሲሆን, የሽፋኑ የዝገት መከላከያ ውጤት የተሻለ ነው.ከስእል 3 እና ሠንጠረዥ 1 ማየት የሚቻለው የዝገቱ ጊዜ 19h ሲሆን ከፍተኛው የዝገት ቮልቴጅ ባዶ የብረት ማትሪክስ -0.680 ቮ ሲሆን የማትሪክስ ዝገት የአሁኑ ጥግግትም ትልቁ ሲሆን 2.890 × 10-6 A ይደርሳል። / ሴሜ 2 .በንፁህ የአልሙኒየም ሴራሚክ ሽፋን ሲሸፈን, የዝገት አሁኑ ጥግግት ወደ 78% እና PE 22.01% ቀንሷል.የሴራሚክ ሽፋን የተሻለ የመከላከያ ሚና እንደሚጫወት እና በገለልተኛ ኤሌክትሮላይት ውስጥ ያለውን የንጣፍ መከላከያን ማሻሻል እንደሚችል ያሳያል.

0.2% mwnt-cooh-sdbs ወይም 0.2% graphene ወደ ሽፋኑ ሲጨመሩ, የዝገት የአሁኑ ጥግግት ቀንሷል, የመቋቋም ጨምሯል, እና PE 38.48% እና 40.10% መካከል ዝገት የመቋቋም የበለጠ ተሻሽሏል.ላይ ላዩን 0.2% mwnt-cooh-sdbs እና 0.2% graphene ቅልቅል alumina ልባስ ጋር የተሸፈነ ጊዜ, ዝገት የአሁኑ ተጨማሪ ከ 2.890 × 10-6 A / cm2 ወደ 1.536 × 10-6 A / cm2, ከፍተኛ የመቋቋም ቀንሷል ነው. ዋጋ, ከ 11388 Ω ወደ 28079 Ω ጨምሯል, እና የሽፋኑ PE 46.85% ሊደርስ ይችላል.ይህ የተዘጋጀው የታለመው ምርት ጥሩ የዝገት መከላከያ እንዳለው ያሳያል, እና የካርቦን ናኖቱብ እና ግራፊን ውህድ ተጽእኖ የሴራሚክ ሽፋንን የዝገት መቋቋምን በተሳካ ሁኔታ ሊያሻሽል ይችላል.

4. የሽፋን መከላከያው ላይ የመጠምጠጥ ጊዜ ተጽእኖ
በሥዕሉ ላይ እንደሚታየው በኤሌክትሮላይት ውስጥ የናሙና የመጥመቂያ ጊዜ ተፅእኖን ከግምት ውስጥ በማስገባት የሽፋኑን ዝገት የመቋቋም ችሎታ የበለጠ ለመመርመር ፣ በሥዕሉ ላይ እንደሚታየው የአራቱ ሽፋኖች የመቋቋም ችሎታ ለውጦች ተገኝተዋል ። 4.

አስገባ
በመጥለቅ የመጀመሪያ ደረጃ (10 ሰ) ላይ በጥሩ ጥንካሬ እና በንጣፉ መዋቅር ምክንያት ኤሌክትሮላይቱ ወደ ሽፋኑ ውስጥ ለመግባት አስቸጋሪ ነው.በዚህ ጊዜ የሴራሚክ ሽፋን ከፍተኛ ተቃውሞ ያሳያል.ለተወሰነ ጊዜ ከጠለቀ በኋላ ተቃውሞው በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳል, ምክንያቱም በጊዜ ሂደት, ኤሌክትሮላይት ቀስ በቀስ የዝገት ሰርጥ በመፍጠር ቀዳዳዎቹ እና በሽፋኑ ውስጥ ስንጥቅ እና ወደ ማትሪክስ ውስጥ ዘልቆ በመግባት, በዚህም ምክንያት የመቋቋም አቅም በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳል. ሽፋኑ.

በሁለተኛው እርከን, የዝገት ምርቶች በተወሰነ መጠን ሲጨመሩ, ስርጭቱ ታግዷል እና ክፍተቱ ቀስ በቀስ ይዘጋል.በተመሳሳይ ጊዜ ኤሌክትሮላይቱ ወደ ማያያዣው የታችኛው ንብርብር / ማትሪክስ የግንኙነት በይነገጽ ውስጥ ሲገባ የውሃ ሞለኪውሎች በሽፋኑ / ማትሪክስ መጋጠሚያ ላይ ባለው ማትሪክስ ውስጥ ካለው ፌ ኤለመንት ጋር ምላሽ ይሰጣሉ ፣ ይህም ቀጭን የብረት ኦክሳይድ ፊልም ይፈጥራል ፣ ኤሌክትሮላይት ወደ ማትሪክስ ውስጥ ዘልቆ መግባት እና የመከላከያ እሴት ይጨምራል.ባዶው የብረት ማትሪክስ በኤሌክትሮኬሚካላዊ ሁኔታ ሲበላሽ, አብዛኛው አረንጓዴ የፍሎከር ዝናብ የሚፈጠረው በኤሌክትሮላይት ግርጌ ላይ ነው.የኤሌክትሮላይቲክ መፍትሄው የተሸፈነውን ናሙና በኤሌክትሮላይዝ ሲደረግ ቀለም አልተለወጠም, ይህም ከላይ ያለውን የኬሚካላዊ ምላሽ መኖሩን ያረጋግጣል.

በአጭር የመጥለቅያ ጊዜ እና በትልቅ የውጭ ተጽእኖዎች ምክንያት, የኤሌክትሮኬሚካላዊ መለኪያዎችን ትክክለኛ የለውጥ ግንኙነት የበለጠ ለማግኘት, የ 19 ሰአት እና 19.5 ሰዓታት የታፍል ኩርባዎች ይመረመራሉ.በ zsimpwin ትንተና ሶፍትዌሮች የተገኘው የዝገት የአሁኑ ጥግግት እና የመቋቋም ችሎታ በሰንጠረዥ 2 ውስጥ ይታያል ። ለ 19 ሰዓታት ሲጠጣ ፣ ከባዶ ንጣፍ ጋር ሲነፃፀር ፣ የናኖ ተጨማሪ ዕቃዎችን የያዙ የዝገት የአሁኑ ጥግግት የንፁህ alumina እና የአልሙኒየም ድብልቅ ሽፋን ይገኛሉ ። አነስ ያለ እና የመከላከያ ዋጋው ትልቅ ነው.የሴራሚክ ሽፋን የካርቦን nanotubes እና graphene የያዙ ልባስ የመቋቋም ዋጋ ከሞላ ጎደል ተመሳሳይ ነው, ካርቦን nanotubes እና graphene ስብጥር ቁሶች ጋር ልባስ መዋቅር ጉልህ እየተሻሻለ ነው ሳለ, ይህ የሆነበት ምክንያት አንድ-ልኬት የካርቦን nanotubes እና ባለሁለት-ልኬት graphene መካከል synergistic ውጤት ነው. የቁሳቁሱን የዝገት መቋቋም ያሻሽላል.

የጥምቀት ጊዜ (19.5 ሰአታት) ሲጨምር የከርሰ ምድር መከላከያው እየጨመረ ይሄዳል, ይህም በሁለተኛው የዝገት ደረጃ ላይ መሆኑን እና የብረት ኦክሳይድ ፊልም በንጣፉ ወለል ላይ ይመረታል.በተመሳሳይ ጊዜ እየጨመረ በሄደ መጠን የንጹህ አልሙኒየም የሴራሚክ ሽፋን መቋቋምም ይጨምራል, በዚህ ጊዜ ምንም እንኳን የሴራሚክ ሽፋን መቀዛቀዝ ውጤት ቢኖረውም, ኤሌክትሮላይቱ ወደ ሽፋን / ማትሪክስ ትስስር ውስጥ ዘልቆ መግባቱን እና ኦክሳይድ ፊልም አምርቷል. በኬሚካላዊ ምላሽ.
0.2% mwnt-cooh-sdbs ከያዘው የአልሙኒየም ሽፋን ጋር ሲነፃፀር 0.2% ግራፊን እና 0.2% mwnt-cooh-sdbs እና 0.2% ግራፊን የያዘው የአልሙኒየም ሽፋን በጊዜ መጨመር በከፍተኛ ሁኔታ ቀንሷል, ቀንሷል. በ 22.94% ፣ 25.60% እና 9.61% በቅደም ተከተል ኤሌክትሮላይቱ በዚህ ጊዜ በሽፋኑ እና በንጣፉ መካከል ባለው መገጣጠሚያ ውስጥ ዘልቆ አለመግባቱን የሚያመለክት ነው ፣ ይህ የሆነው የካርቦን nanotubes እና የግራፊን አወቃቀር የኤሌክትሮላይትን ወደታች እንዳይገባ ስለሚያግድ ነው ፣ ስለሆነም ይከላከላል። ማትሪክስ.የሁለቱ ተመሳሳይነት ተፅእኖ የበለጠ የተረጋገጠ ነው.ሁለት ናኖ ቁሳቁሶችን የያዘው ሽፋን የተሻለ የዝገት መከላከያ አለው።

የ Tafel ከርቭ እና የኤሌክትሪክ impedance እሴት ለውጥ ከርቭ በኩል, graphene, ካርቦን nanotubes እና ቅልቅል ጋር የአልሙኒየም የሴራሚክስ ሽፋን ብረት ማትሪክስ ያለውን ዝገት የመቋቋም ለማሻሻል, እና የሁለቱ synergistic ውጤት ዝገት ለማሻሻል እንደሚችል አልተገኘም. የማጣበቂያ የሴራሚክ ሽፋን መቋቋም.የናኖ ተጨማሪዎች በንጣፉ የዝገት መከላከያ ላይ የሚያስከትለውን ውጤት የበለጠ ለመዳሰስ ከዝገት በኋላ የሽፋኑ ማይክሮ ወለል ሞርፎሎጂ ታይቷል.

አስገባ

ምስል 5 (A1, A2, B1, B2) የተጋለጠ 304 አይዝጌ ብረት እና የተሸፈኑ ንጹህ አልሙኒየም ሴራሚክስ ከዝገት በኋላ በተለያየ ማጉላት ላይ ያለውን የገጽታ ቅርፅ ያሳያል።ምስል 5 (A2) ከዝገት በኋላ ያለው ገጽታ ሻካራ ይሆናል.በባዶ substrate ለ, በርካታ ትልቅ ዝገት ጉድጓዶች በኤሌክትሮላይት ውስጥ ጠልቀው በኋላ ላይ ላዩን ይታያሉ, ይህም በባዶ ብረት ማትሪክስ ዝገት የመቋቋም ደካማ እና ኤሌክትሮ ቀላል ወደ ማትሪክስ ውስጥ ዘልቆ መሆኑን ያመለክታል.በስእል 5 (B2) ላይ እንደሚታየው ለንፁህ የአልሚና ሴራሚክ ሽፋን ምንም እንኳን የተቦረቦረ ዝገት ሰርጦች ከዝገት በኋላ የሚፈጠሩ ቢሆንም በአንጻራዊ ሁኔታ ጥቅጥቅ ያለ መዋቅር እና እጅግ በጣም ጥሩ የሆነ የንፁህ alumina የሴራሚክ ሽፋን የኤሌክትሮላይትን ወረራ በተሳካ ሁኔታ ያግዳል ፣ ይህም ምክንያቱን ያብራራል ። የ alumina ceramic coating መከላከያ ውጤታማ መሻሻል.

አስገባ

የ mwnt-cooh-sdbs ወለል ሞርፎሎጂ ፣ 0.2% ግራፊን እና 0.2% mwnt-cooh-sdbs እና 0.2% graphene የያዙ ሽፋኖች።በስእል 6 (B2 እና C2) ውስጥ ግራፊን የያዙት ሁለቱ ሽፋኖች ጠፍጣፋ መዋቅር እንዳላቸው ማየት ይቻላል ፣ በሽፋኑ ውስጥ ባሉ ቅንጣቶች መካከል ያለው ትስስር ጥብቅ ነው ፣ እና አጠቃላይ ቅንጣቶች በማጣበቂያ በጥብቅ ይጠቀለላሉ።ምንም እንኳን መሬቱ በኤሌክትሮላይት የተሸረሸረ ቢሆንም, አነስተኛ የቦረቦር ሰርጦች ይፈጠራሉ.ከዝገት በኋላ, የሽፋኑ ወለል ጥቅጥቅ ያለ ነው እና ጥቂት ጉድለቶች አወቃቀሮች አሉ.ለስእል 6 (A1, A2), በ mwnt-cooh-sdbs ባህሪያት ምክንያት, ከመበላሸቱ በፊት ያለው ሽፋን አንድ ወጥ የሆነ የተከፋፈለ ቀዳዳ መዋቅር ነው.ከዝገት በኋላ, የዋናው ክፍል ቀዳዳዎች ጠባብ እና ረዥም ይሆናሉ, እና ሰርጡ የበለጠ ጥልቀት ይኖረዋል.ምስል 6 (B2, C2) ጋር ሲነጻጸር, መዋቅር electrochemical ዝገት ፈተና የተገኘው ልባስ impedance ዋጋ መጠን ስርጭት ጋር የሚስማማ, ተጨማሪ ጉድለቶች አሉት.ግራፊን የያዘው የአልሙኒየም ሴራሚክ ሽፋን በተለይም የግራፊን እና የካርቦን ናኖቱብ ድብልቅ ምርጡን የዝገት መከላከያ እንዳለው ያሳያል።ይህ የሆነበት ምክንያት የካርቦን ናኖቱብ እና የግራፊን አወቃቀሮች የስንጥቅ ስርጭትን በብቃት ሊገድቡ እና ማትሪክስ ሊከላከሉ ስለሚችሉ ነው።

5. ውይይት እና ማጠቃለያ
በአሉሚኒየም የሴራሚክ ሽፋን ላይ ባለው የካርቦን ናኖቶብስ እና የግራፊን ተጨማሪዎች የዝገት መቋቋም ሙከራ እና የሽፋኑ ላይ ላዩን ማይክሮስትራክቸር ትንተና የሚከተሉት ድምዳሜዎች ተደርገዋል።

(1) ዝገት ጊዜ 19 ሰ ነበር ጊዜ, 0.2% ዲቃላ ካርቦን nanotube + 0.2% graphene ቅልቅል ቁሳዊ alumina ሴራሚክ ሽፋን በማከል, ዝገት የአሁኑ ጥግግት 2.890 × 10-6 A / cm2 ከ 1.536 × 10-6 A / ወደ ታች ጨምሯል. ሴሜ 2, የኤሌክትሪክ መከላከያው ከ 11388 Ω ወደ 28079 Ω ጨምሯል, እና የዝገት መከላከያው ውጤታማነት ትልቁ, 46.85% ነው.ከንጹህ የአልሙኒየም ሴራሚክ ሽፋን ጋር ሲነፃፀር, ከግራፊን እና ከካርቦን ናኖቱብስ ጋር ያለው ድብልቅ ሽፋን የተሻለ የዝገት መከላከያ አለው.

(2) የኤሌክትሮላይት የጥምቀት ጊዜ ሲጨምር ኤሌክትሮላይት ወደ መገጣጠሚያው ንጣፍ / ንጣፍ ውስጥ ዘልቆ በመግባት የብረት ኦክሳይድ ፊልም ለማምረት ፣ ይህም የኤሌክትሮላይት ወደ ንጣፍ ውስጥ እንዳይገባ ይከላከላል።የኤሌክትሪክ መከላከያው በመጀመሪያ ይቀንሳል እና ከዚያም ይጨምራል, እና የንጹህ የአልሙኒየም ሴራሚክ ሽፋን የዝገት መቋቋም ደካማ ነው.የካርቦን ናኖቱብስ እና ግራፊን አወቃቀር እና ውህደት የኤሌክትሮላይትን ወደ ታች እንዳይገባ አግዶታል።ለ 19.5 ሰአታት ሲጠጣ, የናኖ ቁሳቁሶችን የያዘው የኤሌክትሪክ ሽፋን በ 22.94%, 25.60% እና 9.61% በቅደም ተከተል ይቀንሳል, እና የሽፋኑ የዝገት መከላከያ ጥሩ ነበር.

6. የዝገት መከላከያ ሽፋን ተፅእኖ ዘዴ
የ Tafel ከርቭ እና የኤሌክትሪክ impedance እሴት ለውጥ ከርቭ በኩል, graphene, ካርቦን nanotubes እና ቅልቅል ጋር የአልሙኒየም የሴራሚክስ ሽፋን ብረት ማትሪክስ ያለውን ዝገት የመቋቋም ለማሻሻል, እና የሁለቱ synergistic ውጤት ዝገት ለማሻሻል እንደሚችል አልተገኘም. የማጣበቂያ የሴራሚክ ሽፋን መቋቋም.የናኖ ተጨማሪዎች በንጣፉ የዝገት መከላከያ ላይ የሚያስከትለውን ውጤት የበለጠ ለመዳሰስ ከዝገት በኋላ የሽፋኑ ማይክሮ ወለል ሞርፎሎጂ ታይቷል.

7. ውይይት እና ማጠቃለያ
በአሉሚኒየም የሴራሚክ ሽፋን ላይ ባለው የካርቦን ናኖቶብስ እና የግራፊን ተጨማሪዎች የዝገት መቋቋም ሙከራ እና የሽፋኑ ላይ ላዩን ማይክሮስትራክቸር ትንተና የሚከተሉት ድምዳሜዎች ተደርገዋል።

(3) በካርቦን ናኖቱብስ ባህሪያት ምክንያት ከካርቦን ናኖቱብስ ጋር የተጨመረው ሽፋን ከመበላሸቱ በፊት ወጥ የሆነ የተከፋፈለ ባለ ቀዳዳ መዋቅር አለው።ከዝገት በኋላ, የዋናው ክፍል ቀዳዳዎች ጠባብ እና ረዥም ይሆናሉ, እና ሰርጦቹ የበለጠ ጥልቀት ይኖራቸዋል.ግራፊን የያዘው ሽፋን ከመበላሸቱ በፊት ጠፍጣፋ መዋቅር አለው, በሽፋኑ ውስጥ ባሉት ቅንጣቶች መካከል ያለው ጥምረት ቅርብ ነው, እና የአጠቃላይ ቅንጣቶች በማጣበቂያ በጥብቅ ይጠቀለላሉ.ምንም እንኳን ንጣፉ ከዝገት በኋላ በኤሌክትሮላይት የተሸረሸረ ቢሆንም, ጥቂት ቀዳዳዎች ያሉት ሰርጦች እና አወቃቀሩ አሁንም ጥቅጥቅ ያለ ነው.የካርቦን ናኖቱብስ እና የግራፊን አወቃቀሩ የስንጥቅ ስርጭትን በብቃት ማገድ እና ማትሪክስ ሊከላከል ይችላል።

የልጥፍ ጊዜ: ማር-09-2022