Химическое полирование титана ВТ1-0 с возможностью корректировки рабочего раствора

• Автор: Кузьмичева, Екатерина Викторовна
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список обозначений и сокращений

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Физикохимические свойства титана и его применение

1.2. Химическое полирование

1.2.1. Преимущества и недостатки химической обработки металлов по сравнению с другими видами полирования.

1.2.2. Основы процесса химического полирования

1.2.3. Основы процесса электрохимического полирования

1.2.4. Общие и отличительные черты в механизмах химического и электрохимического полирования.
1.2.5. Основные факторы, определяющие течение процессов химического и электрохимического полирования.
1.3. Характеристика пассивных пленок на титане.
1.4. Химическое и электрохимическое растворение титана во
фторидсодержащих растворах
1.5. Растворы химического полирования титана.
1.5.1. Общая характеристика растворов химического полирования различных металлов.
1.5.2. Составы растворов для электрохимического и химического полирования титана.
Глава 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.
2.1. Электроды и растворы
2.2. Измерение электродных потенциалов.
2.3. Фотоэлектрополяризационные измерения
2.4. Импедансные измерения.
2.5. Рентгенофазовый анализ
2.6. Инфракрасная спектроскопия.
2.7. Сканирующая зондовая микроскопия.
2.8. Гравиметрические исследования
2.9. Определение качественных показателей поверхности титана до и
после полирования
2 Утилизация растворов химического полирования в
лабораторных и промышленных условиях.
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ХИМИЧЕСКОГО
ПОЛИРОВАНИЯ ТИТАА.
3.1. Факторы, влияющие на химическое шлифование поверхности
3.1.1. Влияние соотношения компонентов в
растворе
3.1.2. Моделирование процесса сглаживания поверхности при химическом полировании титана
3.1.3. Обобщение результатов, полученных при моделировании процесса сглаживания поверхности.
3.2. Электрофизические свойства и состав поверхностных пассивных
пленок на титане.
3.2.1. Влияние соотношения компонентов и температуры раствора на электрофизические свойства поверхностных пленок.
3.2.2. Изменение электрофизических свойств поверхностных пленок при наложении внешнего потенциала.
3.2.3. Фазовый и химический состав поверхностной пленки .
3.3. Влияние добавок различных веществ в растворе химического
полирования титана на эффективность обработки
3.3.1. Вещества, повышающие вязкость раствора химического полирования
3.3.2. Влияние комплексообразующих веществ
3.4. Влияние ионного состава раствора.
3.5. Альтернативная замена кислого фтористого аммония в растворе
химического полирования
3.6. Корректировка раствора химического полирования титана
3.6.1. Факторы, определяющие работоспособность раствора химического полирования титана
3.6.2. Обоснование выбора корректирующего раствора и методика проведения корректировки.
3.6.3. Расчет экономической эффективности предложенной
схемы корректировки раствора
ИТОГИ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА


II и III Международных научно-технических конференциях «Современные методы в теоретической и экспериментальной электрохимии» (г. Плес, г. Международной конференции «Актуальные проблемы электрохимической технологии» (г. Энгельс, г. V и VI Региональных конференциях молодых ученых «Теоретическая и экспериментальная химия жидкофазных систем» (Крестовские чтения) (г. Иваново, г. Региональных студенческих научных конференциях «Фундаментальные науки - специалисту нового века» (г. Иваново, г. Публикации. Основные теоретические положения работы, ее практические результаты опубликованы в печатных работах, в том числе в 3 статьях в ведущих изданиях, рекомендованных ВАК РФ, в 9 тезисах докладов на международных, всероссийских и региональных конференциях. Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, методической части, экспериментальной части с обсуждением результатов, выводов, списка использованной литературы, включающего 5 источников, и приложений. Диссертация изложена на 1 страницах машинописного текста, содержит рисунков и таблиц. Глава 1. Несмотря на широкое распространение в природе, титан был открыт только в г. Титан относится к числу наиболее распространенных в природе элементов. Его содержание в земной коре около 0,6 вес. В периодической системе элементов Д. И. Менделеева титан расположен в IV группе 4-го периода под номером . По внешнему виду титан похож на сталь. Титан в компактном состоянии - серебристо-белый металл, не теряющий блеска на воздухе в течение многих лет. Он плавится при °С, а температура кипения составляет °С. Плотность титана при °С равна кг/м3. Его механическая прочность примерно вдвое больше, чем чистого железа, и почти в шесть раз выше, чем алюминия. В чистом виде титан пластичен и легко поддается механической обработке. Увеличение содержания примесей уменьшает его пластичность, но увеличивает прочность [1,2]. Как это характерно для переходных элементов, титан обладает переменной валентностью и обычно встречается в двух-, трех- и четырехвалентном состояниях. Известны две кристаллические модификации титана. До 2° С устойчив а-титан, имеющий гексагональную плотноупакованную решетку с параметрами: а = 2, А, с = 4, А. Выше 2° С а-титан превращается в Р-титан — кубическую объемно-центрированную модификацию. Параметр решетки Р-титан а = 3, А [3]. Технически чистый титан ВТ1 обладает высокой коррозионной устойчивостью в агрессивных средах, которая объясняется образованием защитной оксидной пленки, облагораживающей электрохимический потенциал поверхности. ВТ 1-0 /2' составляет -1, В, окислительно-восстановительный потенциал 7г2+/3+ равен -0, В. Разбавленная серная, а также азотная кислота любой концентрации и слабые растворы щелочей реагируют с титаном очень медленно. Титан растворяется в соляной, концентрированной серной и плавиковой кислотах. Наиболее агрессивной средой для растворения титана является плавиковая кислота и, в целом, фторид-ионы. Это объясняется тем, что под действием Б происходит разрушение оксидной пленки и потенциал поверхности становится электроотрицательным -0, В [1,3,4]. Гитан способен поглощать значительное количество водорода [3]. С повышением температуры растворимость водорода уменьшается. При взаимодействии титана с водородом происходит образование гидридов или твердых растворов. Благодаря наличию ряда ценных свойств, титан нашел широкое применение в различных отраслях промышленности и народном хозяйстве. Из общего объёма использования титана в мировом масштабе, на уровне - тыс. Титан и его сплавы широко используются в технике ввиду своей высокой механической прочности, которая сохраняется при высоких температурах, коррозионной стойкости, жаропрочности, удельной прочности, малой плотности и прочих полезных свойств. Высокая стоимость титана и его сплавов во многих случаях компенсируется их большей работоспособностью, а в некоторых случаях они являются единственным материалом, из которого можно изготовить оборудование или конструкции, способные работать в данных конкретных условиях.