Получение оптически селективных и черных оксидных пленок на алюминии и его сплавах при поляризации переменным асимметричным током

• Автор: Клушин, Виктор Александрович
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 176 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЦЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Анодные оксидные пленки на алюминии

1.2 Оксидирование переменным током

1.3 Электролиты, режимы формирования анодного оксида алюминия и композиционные покрытия на его основе

1.4 Электрохимическое окрашивание анодных оксидных пленок на алюминии и его сплавах

1.5 Селективные покрытия

1.6 Выводы из литературного обзора

1.7 Выбор направления исследований

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1 Установка для формирования анодного оксида алюминия
2.2 Установка для формирования МДО покрытий
2.3 Подготовка поверхности образцов из алюминиевых сплавов
АД и А 5 М
2.4 Электрохимическое оксидирование сплавов алюминия АД и
2.5 Установка для электрохимического окрашивания анодного оксида алюминия
2.6 Электрохимическое окрашивание анодного оксида алюминия
2.7 Формирование черных покрытий на поверхности алюминиевого
сплава АД методом МДО
2.8 Высоковакуумиая сканирующая микроскопия
2.9 Анализ вещества покрытия методом растровой электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа
2. Планирование экспериментальных исследований и оптимизация режимов формирования на поверхности АД и А 5 М селективных покрытий
2. Определение коэффициентов поглощения Ас и относительной излучательной способности г
2. Определение пористости оксидных пленок
2. Определение электролита
2. Снятие вольтамперных циклических кривых и кривых заряжения
2. Термические испытания селективных покрытий
2. Нанесение полимерного слоя на поверхность МДО покрытий
2. Коррозионные испытания
Ускоренные коррозионные испытания
Коррозионные испытания в щелочной среде
2. Нанесение на поверхность селективного покрытия
просветляющего полимерного слоя
ГЛАВА 3. ПОЛУЧЕНИЕ СЕЛЕКТИВНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ПОВЕРХНОСТИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ А 5 М И АД
3.1 Оптимизация процесса получения селективных покрытий
3.1.1 Оптимизация процесса получения селективных покрытий при отсутствии стадии цинкования в подготовке поверхности
3.1.2 Оптимизация процесса получения селективных покрытий при наличии стадии цинкования в подготовке поверхности
3.2 Влияние природы органической кислоты на оптические свойства селективных покрытий
3.3 Влияние полимерного прозрачного слоя и температуры на оптические свойства селективных покрытий
3.4 Исследование фазового состава, структуры и морфологии селективных покрытий
ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ АЛЮМИНИЯ В ПРОЦЕССЕ ПОЛУЧЕНИЯ СЕЛЕКТИВНЫХ ПОКРЫТИЙ
ГЛАВА 5. ПОЛУЧЕИЕ ОПТИЧЕСКИ ЧРНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ПОВЕРХНОСТИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ А 5 М И АД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЕРЕМЕННОГО АСИММЕТРИЧНОГО ТОКА
5.1 Получение покрытий методом оксидирования
5.2 Получение покрытий методом микродугового оксидирования
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


А1 т 1,2 А1т пА 3тп, где т отражает общую нестсхиометричность анодного оксида алюминия избыток алюминия в матрице п ионы, поступающие в раствор электролита при анодном окислении алюминия, которые не успевают взаимодействовать с анионными частицами в толще формируемого АОА 3гпп количество электронов, участвующих в реакции. По результатам электронномикроскпических исследований была построена идеальная модель пористой оксидной плнки . Согласно этой модели в начальный момент образуется беспористый барьерный слой. Его формирование связано с наличием активных центров на поверхности металла, на которых происходит рост ячеек оксида. Они, срастаясь друг с другом, образуют плотное покрытие. Затем под влиянием локальных воздействий ионов электролита в барьерном слое начинают зарождаться поры. Это приводит к уменьшению толщины барьерного слоя в местах нахождения пор и возрастанию тока. Повышается скорость образования оксида. Процесс сопровождается ростом температуры, что способствует вытравливанию пор и формированию ячеистой структуры оксида. Некоторые исследователи , анализируя экспериментальные данные, полученные при исследовании барьерного слоя в оксидных плнках пористого типа, пришли к выводу, что рост нового слоя оксида происходит не на поверхности окисляемого металла, а на внешних слоях, ранее сформировавшегося барьерного слоя, то есть в пространстве между барьерным и пористым слоями, затем этот промежуточный слой превращается в пористый. Предполагается, что барьерный слой представляет собой однородную область без пор, переменную по химическому составу, по толщине оксидного слоя. По мере увеличения гидратации барьерного слоя повышается его ионная проводимость в направлении от металла к его внешним слоям. Определяющая роль в механизме прохождения ионов через барьерный слой принадлежит дефектам окисляемого металла границам зрен, включениям, дислокациям . При обсуждении механизма образования оксида на алюминии высказываются соображения, что образование пор не является необходимым условием роста плнки, а скорее его следствием. Поры возникают в верхних слоях барьерной плнки, менее плотных и более реакционосиособных. Опираясь на физикогеометрическую теорию, нельзя объяснить как механизм образования барьерного слоя, так и причины линейной зависимости между размерами ячеек и напряжением, особенностей ориентации и формы самих ячеек. Не выяснены химическая природа анодного оксида, не объяснены причины склонности пленок к старению, кристаллизации и другие е особенности. Эта теория не учитывает наличия естественной плнки на металле и е значение при получении оксида. Последовательное изложение коллоидноэлектрохимического механизма анодного окисления алюминия принадлежит Богоявленскому Л. Ф. . Согласно коллоидноэлектрохимическим представлениям, которые учитывают наличие естественной оксидной плнки на алюминии, анодный процесс начинается с разрушения естественной плнки и локального растворения структурных составляющих металлической поверхности на е активных участках. Под естественной плнкой возникает процесс электродекристаллизации металла выход ионов из решетки. АОА. Они представляют собой простейшие мицеллы шарообразной или эллиптической формы. А 6п О п А0, 1. А 6п ОН п А Зп Н. Все рассмотренные процессы осуществляются вместе. Если естественная оксидная пленка полностью устойчива в выбранном электролите, то она подвергается только некоторому начальному уплотнению за счет частичной гидратации и заполнения возможных несплошностей набухающим веществом оксида. Рост полимерного ядра происходит без отрыва от первичных частиц, которые в момент прекращения тока полимеризуются уже вдоль поверхности металла и образуют барьерный слой. В диффузном слое, примыкающем к поверхности ядер частиц АОА, кроме анионов находятся и катионы электролита. Это позволяет состав анодного оксида записать в виде Ап уН хАх хК1, где коэффициенты п, у, х определяются условиями процесса, природой электролита и характеристикой электрического поля. В случае, если анодирование протекает из кислотного электролита, то катионы электролита заменяют на катионы водорода. Данный состав аналогичен составу частиц обычных коллоидов, что оправдывает применительно к нему термин мицелла.