Закономерности роста, физико-химические свойства покрытий, сформированных методом микродугового оксидирования на титане

• Автор: Синебрюхов, Сергей Леонидович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 181 с. : ил.

1.1. Перенос заряда в структуре металлоксидэлектролит при формировании анодных и МДОпокрытий на вентильных металлах

1.2. Кинетика формирования МДОпокрытий на титане

1.3. Состав и электрофизические свойства МДОпокрытий на титане

1.4. Свойства границ раздела металлоксидэлектролит.

1.5. Исследование границы раздела полупроводникэлектролит методом дифференциальной емкости

1.5.1. Теоретические основы метода дифференциальной

емкости.

1.5.2. Использование метода дифференциальной емкости для

исследования структур высоколегированных полупроводников.

1.5.3. Дифференциальная емкость контакта полупроводник

электролит при произвольной степени легирования полупроводника

1.5.4. Энергетическая диаграмма контакта полупроводник
электролит
1.5.5. Использование метода дифференциальной емкости для
исследования оксидных титановых электродов
1.6. Накипеобразование и способы борьбы с ним
1.6.1. Современные представления о накипеобразовании
1.6.2. Химический состав накипи.
1.6.3. Факторы, влияющие на процесс накипеобразования
1.6.4. Методы борьбы с накипеобразованием.
1.7. Анализ литературных данных и постановка задачи
исследований.
ГЛАВА 2. Материалы и методики экспериментов
2.1. Характеристика материалов. Подготовка образцов.
2.2. Установка для микродугового оксидирования
2.3. Установка для одновременной регистрации поляризационных кривых, акустических и световых сигналов
2.4. Метод дифференциальной емкости.
2.5. Измерение токов контактной коррозии в гальванопарах
2.6. Методы исследования структуры и состава поверхностных слоев.
2.6.1. Определение элементного состава покрытий методом микрозондового рентгеноспектрального анализа
2.6.2. Рентгенофазовый анализ и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
2.7. Методика определения накипеобразования.
2.7.1. Лабораторная установка
2.7.2. Методика определения накипеобразования в реальном теплообменном аппарате.
ГЛАВА 3. Закономерности роста МДОпокрытий на титане.
3.1. Стадийность формирования МДОструктур на титане
3.2. Кинетические закономерности формирования
МДОиокрытий на титане.
3.3. Изменение свойств МДОпокрытий в процессе
оксидирования
ГЛАВА 4. Функциональные свойства покрытий на титане,
полученных методом МДО
4.1. Влияние электрохимических, полупроводниковых свойств
МДОпокрытий на интенсивность контактной коррозии.
4.2. Рентгеноэлектронное исследование состава поверхностных слоев на титане, полученных методом микродугового
оксидирования
4.3. Свойства покрытий на титане, полученных методом МДО в гипофосфиталюминатном электролите
4.4. Влияние МДОслоев на процессы биообрастания и солеотложения
4.4.1. Антиобрастающие свойства МДОслоев.
4.4.2. Влияние МДОпокрытий на интенсивность процесса солеотложения
Выводы
Библиографический список использованной литературы
Приложение
ВВЕДЕНИЕ


Согласно этой теории ионный перенос в оксиде осуществляется движением междоузельных катионов через пленку и образованием междоузельных дефектов на границе металлоксид. Эти процессы и контролируют скорость роста оксида. В основу всех рассмотренных теорий положено представление о кристаллическом строении анодных окислов, в то время как они в большинстве своем аморфны. В аморфных оксидах возможно существование трещин и каналов молекулярных размеров изоэнергетических поверхностей открытого типа монстров, вдоль которых ионы перемещаются под действием электрического ПОЛЯ . Представления об электрической проводимости в каналах со случайно распределенными в них кулоновскими ловушками, из которых ионы могут освобождаться за счет термической или нолевой активации, позволили установить следующую зависимость плотности тока от напряженности поля
1о ехР
ч
где аналог тока обмена, структурный коэффициент. Отмечено расхождение между экспериментальными и теоретическими значениями постоянной у определяемой диэлектрическими свойствами пленки. Это можно объяснить возрастанием диэлектрической проницаемости пленки за счет увеличения концентрации и подвижности свободных носителей заряда по мере повышения напряжения формовки. Вид зависимости энергии активации от напряженности поля Щ определяется формой потенциального барьера. Однако они не могут объяснить некоторые экспериментальные факты. Показано методом меченых атомов, что числа переносов катионов и анионов дтя некоторых оксидов примерно равны. Из этого следует, что процесс образования пленки происходит в объеме оксида, а не на границе раздела электролитоксид, как это традиционно считалось. Теории ионного переноса не могут объяснить зависимость роста пленки от состава электролита и такое наблюдаемое при анодировании явление, как гальванолюминисценция, так как они не рассматривают процессы, проходящие на границе раздела электродэлектролит. Не поддается объяснению включение компонентов
электролита з анодные оксидные пленки. В ряде работ показано, что даже на начальных стадиях роста происходит включение в объем оксида анионов электролита Интенсивность этого процесса резко повышается в области потенциалов формирования, вызывающих микроплазменные разряды на границе раздела пленкаэлектролит. Как считают авторы электрический пробой, возникающий в процессе микродугового оксидирования, обусловлен образованием на отдельных участках оксида мощных импульсов тока электронной природы. Закономерности протекания электронного тока, проходящего через оксидную пленку, рассмотрены в ряде работ , . Анализ вольтамперных характеристик систем ТоксидА1 и ТоксидАи выявил, что при наименьших значениях приложенного напряжения процесс проводимости является омическим. V падение напряжения. СРГ коэффициент, имеющий размерность проводимости. Вместе с тем, анализ экспериментальных данных оксидирования алюминия в растворе силиката натрия, по мнению авторов показывает, что кинетика процесса контролируется эффектом Шоттки. Однако не удалось однозначно установить на какой границе возникает барьер электролитоксид или металлоксид. Авторами работы показано, что кинетика анодного окисления тантала и ниобия контролируется реакциями на границе оксидэлектролит. В исследован механизма переноса заряда при анодном оксидировании в области предпробойных напряжений. Установлено, что при относительно небольших напряженностях поля основной вклад в проводимость вносит ионная составляющая, в то время как в области предпробойных напряжений существенную роль играет электронный перенос. В то же время, сопоставление результатов вольтамперных и кулоностатических измерений дает авторам основание предполагать наличие вклада как ионной, так и электронной составляющих тока в общую проводимость системы. В большинстве работ , . Как указано в работах , , энергетический уровень электронов на анионах электролита в растворе лежит ниже потолка валентной зоны оксида и контакт в случае протекания у анода реакции разряда кислорода, обусловливающей величину электронной составляющей тока, будет сильно блокирующим.