Физико-химические закономерности формирования поверхностных оксидных слоев на сплавах алюминия и титана

• Автор: Лысова, Елена Константиновна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 132 с. : ил.

1 Литературный обзор

1.1 Механизм образования поверхностных оксидных слоев на сплавах алюминия и титана

1.1.1 Граница раздела металлэлектролит

1.1.2 Теории формирования и роста поверхностных оксидных слоев на сплавах при анодировании.
1.1.3 Особенности роста поверхностных оксидных слоев на металлах и сплавах при микродуговом оксидировании.

1.2 Способы формирования поверхностных оксидных слоев на сплавах алюминия и титана.

1.3 Существующие методы утилизации отработанных электролитов анодирования и полирования

2 Методика эксперимента.

2.1 Методики исследования анализа состояния границы раздела фаз электролит воздух, электролитсплав в исходном и аноднополяризованном состоянии.

2.2 Методы исследования физикохимических свойств поверхностных оксидных слоев

2.3 Условия проведения процессов микродугового оксидирования, анодирования и полирования сплавов.
2.4 Методы исследования электроизоляционных и износостойких свойств поверхностных оксидных слоев
2.5 Математическое планирование эксперимента при оптимизации составов растворов и режимов процессов
3 Экспериментальные данные и их обсуждение
3.1. Поверхностные явления на границах раздела фаз электролитвоздух,
электролитсплав в исходном состоянии
3.2. Установление фазового состава и физикохимических свойств поверхностных оксидных слоев, формируемых при анодной и химической обработке
3.3. Влияние природы легирующих компонентов сплавов и технологических факторов процессов обработки на свойства поверхностных оксидных слоев.
4 Технологии анодирования, микродугового оксидирования и полирования сплавов алюминия и титана
5 Выводы
6 Приложения
6.1 Технология анодирования при обработке изделий радиоизмерительной аппаратуры из алюминиевых сплавов
6.2 Технология формирования анодированных оснований на сплаве АМц при создании гибридных интегральных микросхем.9.
6.3 Технологии формирования износостойких оксидных покрытий на сплаве алюминия3.
6.4 Технология высокоскоростного химического полирования сплавов ВТ6 и
ВТ перед напылением нитрида титана.
6.5 Утилизация алюминий содержащих отходов с получением керамзитового гравия.
6.6. Акты внедрения.
7. Список использованной литературы.
ВВЕДЕНИЕ


Эти способы обработки поверхности часто конкурируют с механическим полированием, при использовании которого поверхность остается в напряженном состоянии верхние слои кристаллической решетки металла деформируются, разрушаются и частично оплавляются. ЭХП, дефекты механической полировки устранить сложнее. Широкое внедрение химического и электрохимического полирования в промышленности сдерживается рядом недостатков, присущих полировочным растворам. Многие из них обладают низкой технологичностью малой устойчивостью и работоспособностью, необходимостью эксплуатации при повышенных плотностях тока свыше 0 Адм и температурах К, продолжительностью процесса, токсичностью и трудностью обезвреживания, большими объемами сбросов. Изучение природы химического, электрохимичекого, микродугового оксидирования и полирования, осуществляемых на ряде сплавов алюминия и титана. АМц, Д и титана ВТ6, ВТ9 и ВТ на основе физикохимических закономерностей. АМг, Д и титановых сплавов ВТ6, ВТ9, ВТ с целью достижения ряда функциональных свойств поверхности деталей. Исследование поверхностных явлений на границах раздела фаз воздухраствор и растворсплав в исходном и аноднополяризованном состоянии. Исследование природы влияния компонентов модифицированных электролитов на характеристики оксидных пленок на поверхности обработанных сплавов. Оптимизацию составов и режимов исследуемых процессов с целью создания ресурсосберегающих технологий для конкретных производств машино, и приборостроения. Продление сроков службы электролитов и утилизацию отработанных растворов с рекуперацией ценных компонентов. Алюминий и титан в исходном состоянии покрыты тонкой оксидной пленкой. Толщина ее зависит в основном от времени и температуры контакта поверхности металла и кислорода. Реакция взаимодействия кислорода с поверхностью титана и алюминия экзотермическая, она протекает с уменьшением свободной энергии. Начальная стадия взаимодействия свободной поверхности металла адсорбция кислорода и возникновение хемосорбированного монослоя. Этот процесс подтверждается значением теплоты хемосорбции кислорода металлом. Дальнейший рост оксидного слоя связан с переносом заряженных частиц ионы металла или кислорода через слой. Для этого необходимо действие силы, способной перенести заряженную частицу или понизить энергетический барьер. При контакте алюминия и титана с раствором электролита устанавливается стационарный компромиссный потенциал оксид электролит и металл электролит, отражающий скачки потенциалов на границе фаз. Потенциал зависит от природы, состава электролита и соответствует потенциалу металлооксидного электрода. Оэ 1 Т1тюг 0,. На процесс образования и свойства оксидного слоя металла влияет строение двойного электрического слоя на границе металл оксид электролит. Оксид обуславливает изменение потенциала, а также его падение в плотной и диффузионной части ДЭС . На границе раздела оксид электролит кроме плотного слоя Гельмгольца возникают диффузионный слой пространственного заряда в оксиде и диффузионный слой в электролите. Плотная часть ДЭС распространяется на полупроводниковую фазу оксида. В такой системе
область Гельмгольца играет важную роль при переносе заряда, распределении потенциала и поляризации. М ох ох ц 1. Если электрическое поле отсутствует, сумма Гальванипотециалов в областях контактирующих фаз равна нулю. V. 1. Здесь ОНох гидроксильный ион, образовавший связь с неполностью координированными атомами металла на поверхности оксида. В свою очередь, хемосорбированные гидроксильные группы диссоциируют с образованием 0ох, Нили присоединением Кр. С образованием ОН2ох. В зависимости от природы оксида, стехеометрии, и состава электролита указанные реакции могут быть потенциалолределяющими. Хемосорбированные ионы Н формируют другую плоскость заряженных центров в плотном слое Гельмгольца. Изменения концентрации ионов, определяющих потенциал, влияют на строение двойного электрического слоя на оксидах. В результате адсорбции и поверхностной диссоциации меняется значение заряда обратимого двойного электрического слоя. При кислотной диссоциации на поверхности оксида образуется ион Монк , а в результате основной диссоциации МоПА .