Оксидные покрытия на алюминии и его сплавах с высокими диэлектрическими и электроизоляционными свойствами

• Автор: Чупахина, Елена Ананьевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Петрозаводск
• Количество страниц: 137 с. : ил.

ГЛАВА 1.ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1 Л.Анодное оксидирование вентильных металлов

1.2.Принципы формирования анодных оксидных пленок

1.3.Кинетические закономерности образования и

роста анодных оксидных покрытий

1.4. Химический состав, структура и морфология

анодных оксидов алюминия и его сплавов

1.5. Влияние вторичных воздействий на структуру

и свойства анодных оксидных пленок алюминия

Глава II.МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И РАСЧЕТА

2.1 .Характеристика объектов исследования

2.2. Методы исследования анодных оксидов алюминия
ГЛАВА III. ОКСИДНЫЕ ПЛЕНКИ, ПОЛУЧЕННЫЕ
ВЫСОКОВОЛЬТНЫМ АНОДИРОВАНИЕМ
АЛЮМИНИЯ
3.1. Метод высоковольтного анодирования
3.2. Электрофизические свойства высоковольтных пленок
3.3. Структура и микропористость высоковольтных пленок
3.4. Термически активированное улучшение
электрофизических параметров высоковольтных пленок
ГЛАВА IV. ОКСИДНЫЕ ПЛЕНКИ, ПОЛУЧЕННЫЕ МЕТОДОМ ДВУХСТУПЕНЧАТОГО АНОДИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ
4.1. Особенности метода двухступенчатого анодирования
4.2. Влияние условий двухступенчатого анодирования
на механизм формирования оксидных пленок
4.3. Квазибарьерные пленки А1203 с высокой
электрической прочностью
4.4.Применение двухступенчатого анодирования для улучшения
электроизоляционных свойств пористых пленок
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ЛИТЕРАТУРА

Плотные (или барьерные) оксидные покрытия на алюминии, формируются электрохимическим оксидированием (анодированием) в нерастворяющих оксид электролитах. Однородное утолщение пленки обрывается диэлектрическим пробоем. По этой причине их толщина обычно не превышает 1.4 мкм, а значение напряжения пробоя 700 В. На алюминии также можно получить оксидные покрытия пористого типа без такого ограничения, но они имеют худшие диэлектрические свойства. Весьма актуальным является решение проблемы получения АОА достаточной толщины, свойственной обычно лишь пористым оксидам, но способных, во-первых, выдерживать высокие электрические поля как диэлектрические анодные пленки барьерного типа, и, во-вторых, обладающими высокими электроизоляционными свойствами. В настоящей работе для решения этой проблемы используются методы высоковольтного и двухступенчатого анодирования (ДСА).
Вышесказанное определяет актуальность настоящей работы, основная цель заключалась в комплексном изучении кинетики роста, электрофизических свойств и структуры квазибарьерных анодных оксидных пленок алюминия и его сплавов, полученных методами высоковольтного и двухступенчатого анодирования.
Для достижения поставленной цели ставились следующие основные задачи:
1. изучение влияния параметров процесса анодирования на кинетику формирования барьерных и пористых оксидов алюминия и сплавов на его основе;
2. исследование зависимости структуры, морфологии и электрофизических свойств АОА от условий формирования оксида и постформовочной обработки;
3. получение оксидных покрытий на алюминии и его сплавах,
дифракционных линий образцов с соответствующими значениями для известных кристаллических модификаций различных соединений алюминия. При выполнении этой процедуры частично использовался пакет прикладных программ ВАБА, разработанный МГП "КОМФИЗ ЛАБ" НПО "Буревестник" (Санкт-Петербург).
Микрорельеф поверхности и сломов оксидов изучался с помощью электронных микроскопов РЭМ-200 и ЭМ-125. Для наблюдения в просвечивающем электронном микроскопе был использован метод угольных реплик, оттененных платиной, а в сканирующем - предварительное напыление на поверхность оксидов тонкого слоя золота или меди.
Микропористость отделенных от подложки оксидных пленок исследовалась методом малоуглового рентгеновского рассеяния (МУРР). Согласно [153], этот метод эффективен для получения сведений о субмикропорах в АОП на алюминии, которые невозможно получить другими методами изучения пористости.
Кривые углового распределения интенсивности МУРР достаточно просто интерпретируются в приближении Гинье [157], которое может быть использовано для идеальной «рыхлоупакованной» системы идентичных, хаотически расположенных частиц. В этом случае зависимость интенсивности МУРР имеет вид:
1(20)»1е(20)-1Ч-п2 -ехр(--~-К2 -402) (2.4)
3 А.
где I - интенсивность рассеяния, 0 - угол рассеяния, N - число частиц в облучаемом объеме, п - их концентрация, к - длина волны излучения, Л -радиус инерции частицы (радиус Гинье). Радиус инерции частицы является функцией ее размеров и формы. Из (2.4) следует, что зависимость 1п 1(20) = П(20)2] должна приближаться к прямой, угол наклона которой а равен:
tg а = -(4я2/ЗА2)112 (2.5)
Отсюда можно оценить значение радиуса Гинье частиц: