Электрохимическое формирование защитных слоев на поверхности алюминиевых и титановых сплавов в тартрат-содержащих растворах

• Автор: Завидная, Александра Григорьевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 170 с. : ил.

1.1. Особенности метода плазменного электролитического оксидирования при получении оксидных слоев на металлах и сплавах.
1.2. Влияние ионного состава электролита на фазовый состав и физикохимические свойства поверхностных слоев
1.3. Комплексные соединения алюминия и титана с карбоновыми оксикислотами и их солями в растворах электролитов

1.3.1. Условия образования комплексов при ПЭО в растворах,

содержащих соли органических оксикислот.

1.3.2. Условия образования комплексов А1Ш в

таргратных растворах .

1.3.3. Условия образования комплексов Т IV в

тартратных растворах.

1.3.4. Методы исследования комплексных соединений

1.4. Формирование износостойких ПЭОслосв

1.4.1. Образование твердых оксидных слоев на
поверхности титана и его сплавов.
1.4.2. Методы и способы повышения
износостойкости поверхности алюминиевых сплавов
1.5. Анализ литературных данных и постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. Материалы и методики экспериментов.
2.1. Характеристика материалов. Подготовка образцов
2.2. Установка для плазменного электролитического оксидирования образцов
2.3. Методы исследования состава и свойств покрытий.
2.3.1.Определение элементного состава покрытий методом
микрозондового рентгеносиектрального анализа
2.3.2. Определение состава поверхностных слоев методом рентгенофазового анализа и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии.
2.3.3. Изучение состава и строения исследуемых объектов методами ИКспектроскопии и ядерного магнитного резонанса.
2.4. Методы определения термостабильности и износостойкости покрытий.
2.4.1. Методы термического.анапиза
2.4.2. Определение микротвердости и упругопластических свойств оксидных слоев
2.4.3. Определение антикоррозионных свойств покрытий
2.4.4. Методы исследования адгезивных свойст защитных покрытий
ГЛАВА 3. Комплексообразование в растварах электролитов,
используемых при получении защитных покрытий на вентильных металлах.
3.1. Исследование комплексообразования алюминия в растворах карбоновых оксикислот и их солей методом ЯМРспектроскопии
3.2. Изучение состава и структуры комплексных соединений методом ИКспектроскопии.
ГЛАВА 4. Формирование и свойства покрытий на вентильных металлах и
сплавах.
4.1. Формирование износостойких, жаростойких покрытий на поверхности алюминиевых сплавов в тартратсодержащих растворах
4.1.1. Антикоррозионные свойства защитных ПЭОслоев на алюминии.
4.1.2. Влияние формы поляризующего сигнала при Г1ЭО на состав и свойства оксидных слоев.
4.1.3. Адгезионные свойства ПЭОпокрытий на
алюминии
4.2. Формирование износостойких покрытий на поверхности титановых сплавов
4.2.1. Формирование твердых слоев на сплавах
Выводы
Библиографический список использованной литературы.
Введение


Знание структуры комплексных соединений алюминия с оксикислотами расширяет возможность направленного синтеза поверхностных слоев, обладающих комплексом практически важных свойств. Предложена модель строения покрытия, учитывающая различие элементного и химического составов, физикохимических характеристик пористого и беспористого слоев, объясняющая повышенные защитные свойства рентгеноаморфного ПЭОпокрытия. Наличие в составе оксидного слоя аАЬОз, получаемого при оксидировании алюминия и титана, значительно повышает твердость, термостабильность и антикоррозионные свойства НЭОслоев. Предложены составы электролитов и режимы формирования на титане и алюминии поверхностных слоев, обладающих высокой твердостью, термостабильностью и антикоррозионными свойствами. Установлено влияние комплексообразования в тартратсодержащем электролите на состав и функциональные свойства оксидных слоев, формируемых на титане и алюминии. Проведенные исследования дают возможность получать методОхМ плазменного электролитического оксидирования на алюминии защитные поверхностные слои, обладающие твердостью до ГПа и термостойкостью до 0С. Результаты исследований демонстрируют перспективность использования данного способа обработки в промышленности. Глава 1. Литературный обзор 1. Как правило, процесс анодного оксидирования проводят в гальваностатическом при постоянной плотности тока, потенциостатическом при постоянном значении напряжения формирования, потенциодинамическом при постоянной скорости увеличения напряжения формирования или смешанном комбинирование в произвольном порядке первых трех режимов режимах. Анодирование проводят при напряжении формирования несколько десятков вольт в течение минут. При этом на поверхности образца образуются тонкие пленки толщиной от десятых долей до единиц микрон, состоящие из собственных оксидов обрабатываемого металла, например из оксида алюминия в случае оксидирования алюминия, оксида титана в случае обработки титана . Как известно, физикохимические, эксплуатационные свойства покрытий, формируемых на металлах и сплавах в условиях протекания плазменных микроразрядов на поверхности анода, существенно отличаются от свойств обычных анодных пленок . Условия для реализации плазменных микроразрядов возникают после превышения критического значения потенциала поляризации. В результате на поверхности анода формируются слои на основе оксидов элементов матрицы оксидируемого материала и электролита. ПЭО и т. В данной работе будет использоваться последний из перечисленных названий как наиболее корректный. Метод плазменного электролитического оксидирования широко используется как в научных исследованиях, так и на практике для создания оксидных многофункциональных покрытий на вентильных металлах 3, , . В ряде случаев при нанесении покрытий данным методом применяют водные экологически безопасные растворы электролитов. При ПЭО происходит оксидирование металла или сплава при повышенных значениях напряжения и плотности тока по сравнению с традиционным способом анодирования , . В таких условиях на аноде в канале пробоя реализуется высокая температура до 0 К , и давление до МПа , интенсивный электронный и ионный перенос при критических значениях напряженности электрического ноля до МО6 7 Всм, что в совокупности способствует электрохимическому синтезу с участием материала анода и компонентов электролита. Соответствующим подбором состава электролита и условий электролиза можно формировать покрытия, обладающие важными практическими свойствами, в том числе, сравнимые по твердости и износостойкости с корундом и карбидом вольфрама . Существуют общепринятые теории, которые объясняют законы роста оксидных слоев на вентильных металлах. Образование оксидных слоев на начальных стадиях процесса описывается на основе экспериментальных данных уравнением А. Гюнтерщульце и Г. ОЯЕ, 1. Е напряженность электрического поля в оксиде, равная ис1 сI толщина пленки, и падение электрического напряжения в пленке. Экспоненциальная зависимость свидетельствует о наличии потенциального барьера на пути продвижения иона.