Моделирование начальных стадий формирования барьерного слоя на границе электрод-раствор при высоковольтном импульсном воздействии

• Автор: Дорофеева, Тамара Ивановна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 197 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ МИКРОПЛАЗМЕННОГО ОКСИДИРОВАНИЯ.

Введение.

1.1. Сущность процесса микроплазменного оксидирования

1.2. Модели образования и роста оксидных керамических покрытий.

1.3. Основные представления о механизме микроплазменного оксидирования

1.4. Характеристика покрытий, формируемых при микроплазменном

оксидировании

1.5. Микроплазменные системы нанесения керамических покрытий.

1.5.1. Классификация микроплазменных систем.

1.5.3. Влияние состава электролита
1.5.4. Выбор режима обработки.
1.6. Анализ материалов и их свойств
1.6.1. Термическая обработка сплавов
1.6.2. Понятие о нарушении физикомеханических свойств сплавов
1.6.3. Характеристика методов анализа сплавов.
Выводы. Постановка задач
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ НАЧАЛЬНЫХ СТАДИЙ ФОРМИРОВАНИЯ БАРЬЕРНОГО СЛОЯ ПРИ ВЫСОКИХ СКОРОСТЯХ ИЗМЕНЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА.
Введение.
2.1. Моделирование процессов на начальных стадиях формирования барьерного слоя на границе электрод раствор. Постановка задачи.
2.1.1. Анодная поляризация
2.1.2.Катодная поляризация
2.2. Решение анодной задачи
2.2.1. Концентрационное распределение в приэлектродном слое
2.2.2. Расчет токов в приэлектродном слое в анодной поляризации .
2.2.3. Оценка отклонения потенциала в условиях неравновесности процесса в приэлектродном слое
2.2.4. Влияние скорости изменения потенциала
в приэлектродном слое
2.2.5. Влияние пористости на величину плотности тока в приэлектродном слое в зависимости от времени
2.3. Решение катодной задачи.
2.3.1. Концентрационное распределение в приэлектродном слое
2.3.2. Расчет токов в приэлектродном слое при катодной поляризации.
2.3.3. Оценка отклонения потенциала в условиях неравновесности процесса при катодной поляризации.
2.3.4. Влияние скорости изменения потенциала в приэлектродном слое
2.3.5. Изменение величины плотности тока в зависимости пористости в приэлектродном слое во времени.
2.4. Расчетные вольтамперные зависимости при анодной и катодной поляризации
Выводы.
ГЛАВА 3. АППАРАТУРА И МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЯ.
3.1.Электрохимическая ячейка.
3.2.Материалы и реактивы.
3.3.Информационно измерительный комплекс
3.3.1.Прибор ы.
3.3.2. Схема информационноизмерительного комплекса
3.3.3. Источник питания
3.3.4. Компьютерная система измерений
3.3.5. Работа информационноизмерительного комплекса
ЗАМетодика и корректность построения вольтамперных зависимостей
3.5.Методика измерения физикомеханических свойств обработанной поверхности
3.5.1. Методика определения пористости покрытий.
3.5.2. Методика измерения толщины покрытия
3.5.3. Методика определения элементного состава поверхности металлов.
ГЛАВА 4. ВОЛЬТАМПЕРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА МИКРОПЛАЗМЕННОГО ОКСИДИРОВАНИЯ НА РАЗЛИЧНЫХ СПЛАВАХ
4.1. Исследование циклических вольтамперных характеристик процесса нанесения покрытий в импульсном микроплазменном режиме на сплавах алюминия и магния.
4.1.1 Влияние состава материала электрода на форму вольтамперных кривых
4.1.2 Поведение вольтамперной кривой в зависимости от времени нанесения керамического покрытия
4.1.3. Влияние концентрации компонентов и состава электролита на форму вольтамперных кривых
4.2. Исследование циклических вольтамперных характеристик процесса нанесения покрытий в импульсном микроплазменном режиме на сплавах титана
4.2.1. Выбор состава электролита.
4.2.2. Влияние состава электролита на форму вольтамперных кривых
4.2.3. Влияния напряжения формирования на форму вольтамперных кривых и свойства керамических покрытий.
4.2.4. Влияние времени обработки на форму вольтамперных
кривых и свойства керамических покрытий.
ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ НЕЙРОСЕТЕЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАРКИ СПЛАВА.
5.1. Необходимость применения нового способ идентификации материалов.
5.2. Обоснование выбора инструментальной среды
5.3. Выбор объекта распознавания и определение пространства признаков
5.4. Моделирование нейросети и е работа
ГЛАВА 6. АНАЛИЗ СПЛАВОВ НА ВЫЯВЛЕНИЕ ПЕРЕЖОГА
6.1. Понятие пережога.
6.2. Получение и анализ вольтамперных зависимостей
Выводы.
Список литературы


После угасания разряда пузырек резко охлаждается и сжимается, что сопровождается характерным для анодирования в искровом разряде потрескиванием. Гальванолюминесценцию, вентильный эффект, искровой разряд на аноде, электрический пробой анодных оксидных пленок продолжают исследовать и в настоящее время 4. Следующим этапом развития исследований в этом направлении стали работы американских ученых У. МакНейла и Л. Грасса по практическому использованию реакций, протекающих в анодной искре, для синтеза сложных оксидных покрытий из компонентов подложки и электролита, вышедшие в х годах прошедшего столетия. Тогда же были получены и первые патенты на процесс нанесения защитных покрытий на магний путем анодноискровой обработки в электролитах, содержащих анионы ОГГ, Р3, Р, АОг, Мп на процесс обработки магния и алюминия в аммиачных
растворах, содержащих анионы СГ2О4 , НР, Р на получение силикатных покрытий на алюминии из слабощелочных растворов, содержащих . ИагБЮз или КгБЮз и 3 МН4бМо при напряжении и 0 В на процесс получения твердых покрытий с высокой прочностью сцепления на различных металлах А1, Ъъ, В1, Т1, 1, Ре, Мо и т. А2, 2У2Н или На2БЮз9Н 5. Началом современного этапа исследований в области микродугового оксидирования и его практического применения можно считать е годы прошедшего столетия, когда появилось большое количество публикаций и патентов исследователей различных школ, число которых продолжает расти и сегодня. Большой вклад в развитие систематизацию и конкретизацию представлений в области МДО был сделан в работах новосибирских ученых группы Маркова Г. А. , днепропетровских ученых Снежко Л. А. и Черненко В. И. по анодноискровому электролизу 8 школы Гордиенко П. С. из ДВО РАН 9 Эпельфельда А. В. по микродуговому оксидированию 5 Бугаенко Л. Т. 1, из МГУ им. Ломоносова Малышева В. Н. по самоорганизации процессов при микродуговом оксидировании Тимошенко А. В. Мамаева А. И. немецких ученых Кюрце по анодному оксидированию искровым разрядом и Маркса японские , испанские и китайские исследователи, а также ряд других работ . В целом же, количество работ продолжает расти, опубликован ряд монографий по данной проблематике 8, , что говорит об активном развитии метода. Гюнтершульце и Бетц впервые охарактеризовали процесс как анодноискровое осаждение. Они наблюдали осаждение покрытия в электролите во время диэлектрического пробоя образующейся изоляционной пленки. Диэлектрический пробой сопровождался видимым искрением на поверхности анода, искры то появлялись, то исчезали, блуждая по поверхности . Курц и др. Поскольку было принято, что процесс называется анодноискровым осаждением, если покрытие состоит из соединений, содержащих элементы как из электролита, так и из анода , если же в покрытие включены ионы металлов только из материала анода, то процесс носил название искровое анодирование. Было принято, что искровое анодирование может осуществляться как в водных, так и в неводных электролитах, например в расплавах солей ИаНБС КШО4, с образованием пористого аАЬОз покрытия на сплавах алюминия. Анодноискровое осаждение является электрохимическим и плазмохимическим методом для синтеза комплексных оксидных слоев. После осаждения покрытие в основном имеет микрокристаллическую структуру, и не требует дальнейшей термической обработки . Во время анодирования происходит образование диэлектрического барьерного слоя на поверхности анода. Многие исследователи сообщают, что природа электролита оказывает существенное влияние на образование и пробой барьерной анодной пленки. По мнению авторов анодирование происходит при интенсивностях напряженности электрического поля близкой к пробою образующейся пленки. Диэлектрический пробой в так называемых слабых местах на пленке. При постоянном напряжении только в точках достаточно ослабленных проскакивает искра, после залечивания всех таких точек искрение должно остановиться. После пробоя искры начинают блуждать по всей поверхности анода. Каждая точка пробоя залечивается осаждаемым материалом, осаждение осуществляется как с участием ионов металлов анода, так и ионов электролита.