Формирование микроплазменными методами защитных оксидных покрытий из водных электролитов различного химического состава и степени дисперсности

• Автор: Артемова, Светлана Юрьевна
• Шифр специальности: 05.17.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1996
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор литературы.б

1.1. Метод микроплазменного оксидирования.б

1.1.1. Классификация методов МПО.б

1.1.2. Модель процесса МПО

1.2. Структура и состав электролитов для МПО.

1.2.1. Классификация электролитов.

1.2.2. Электролиты, содержащие полимерные анионы

1.2.2.1. Строение водных растворов силиката натрия

1.2.2.2. Структура и поведение алюминатных растворов.

1.2.2.3. Структурные формы гидратированного циркония в водных электролитах
1.3. Участие компонентов электролита при МПО.
1.3.1. Характер взаимодействия составляющих электролита при обычном анодировании
1.3.2. Участие составляющих электролита при искровом разряде.
1.4. Влияние состава электролита на свойства покрытий
1.5. Анализ литературных данных и постановка задачи исследования
Глава 2. Материалы и методы исследований.
2.1. Материалы исследований
2.2. Экспериментальная установка.
2.3. Измерение пробивного напряжения покрытий
2.4. Измерение толщины покрытий металлографическим методом
2.5. Измерение микротвердости покрытий.
2.6. Определение химической стойкости покрытий модифицированным методом капли.
2.7. Исследование состава покрытий методом качественного рентгенофазового анализа.
2.8. Методика обработки экспериментальных данных.
Глава 3. Формирование покрытий на сплавах алюминия и циркония
в водных электролитах, содержащих компоненты в ионном состоянии.
3.1. Влияние добавок в электролит оксидирования комплексных соединений на процесс нанесения микроплазменных покрытий и их свойства.
Глава 4. Формирование микроплазменных покрытий из электролитов, содержащих вещества в коллоидной степени дисперсности
4.1. Влияние проработки электролита на процесс формирования покрытий на алюминии
4.2. Микроплазменное оксидирование циркониевого сплава Н2.5 в электролите, содержащем гидроксид циркония в коллоидном состоянии.
4.3. Формирование покрытий на сплавах алюминия и циркония
в электролитах системы МавРбОхвНаОННаР.
Глава 5. Формирование микроплазменных покрытий из
электролитов, содержащих мелкодисперсные добавки.
5.1. Влияние добавок пигментов в раствор электролита на свойства и параметры формирования микроплазменных
покрытий на сплаве алюминия А6
5.2. Формирование микроплазменных покрытий в электролитах
с добавками порошков гидроксидов
5.3. Формирование покрытий в электролитах, содержащих мелкодисперсные порошки оксидов.
Выводы.
Литература


Рост оксидного покрытия при катодной поляризации отличается более быстрым ростом электросопротивления формируемой пленки и возникновением разрядов при более низких напряжениях. Катодные разряды обладают большей долей электронной проводимости по сравнению с анодными разрядами, что обуславливает их высокие температуры (0-0°С) []. В работе [] отмечается превосходство токовых характеристик катодных процессов над аналогичными анодными в 5- раз. Реализация данного метода при анодно-катодной поляризации позволяет получать двухслойные покрытия []. Толщина внутреннего слоя может регулироваться изменением соотношения амплитудных значений катодного и анодного токов. Так, например, оксидирование сплавов алюминия в растворе серной кислоты на постоянном токе при напряжении 0-0 В [] можно классифицировать как кислотное анодное непрерывное микро-дуговое оксидирование из раствора. Процесс нанесения покрытий, описанный в [], можно отнести к переменнополярному импульсному микродуговому электрофорезу и термическому превращению из мелкодисперсной системы в комбинированном электролите. Такой подход к классификации, несмотря на внешнюю громоздкость описания, позволяет охарактеризовать основные особенности процессов и условия протекания. Несмотря на существенные различия в поведении системы металл-электролит при изменении условий поляризации, химического и фазового состава среды и металла, можно выделить основные закономерности, присущие любому микроплазменному процессу. В момент подачи импульса напряжения в электролите начинается перераспределение зарядов, в результате чего формируется слой адсорбированных ионов на поверхности анода. Возникает двойной электрический слой, приводящий к перераспределению падения напряжения. Механизм переноса вещества через двойной слой зависит от строения двойного слоя и условий поляризации. При анодной поляризации происходит передача кислорода от анионов и (или) молекул раствора на анодируемый металл, т. Этот процесс описан в большом количестве работ, например [-3. Через некоторое время поверхность металла покрывается оксидным слоем и падение потенциалов происходит как в двойном электрическом слое, так и в слое покрытия. Образующаяся предварительная анодная пленка существенным образом воздействует на протекание дальнейших стадий формирования покрытия. С ростом толщины диэлектрической пленки растет и потенциал, необходимый для обеспечения миграции ионов через пленку. Когда напряженность электрического поля достигает 7-8 В/м [-3, происходит пробой. В настоящее время отсутствует единое мнение о механизме пробоя при МПО. Другие [,] полагают, что пробой определяется введением иона с поверхности в объем оксида, это приводит, по их мнению, к возрастанию ионной проводимости в данном месте и затем к пробою. Третьи [-] придерживаются термической теории пробоя, утверждая, что вследствие эффекта Джоуля в локальных объемах выделяется значительное количество тепла, приводящее к генерации носителей тока с последующим пробоем. Четвертые [,] полагают, что в процессе МПО все механизмы пробоя имеют место. Авторы работ [,,], проведенных в ИАЭ им. Курчатова, на конкретном примере получения покрытий на алюминии в электролитно-искровом режиме в концентрированной серной кислоте подробно рассмотрели механизм образования оксидной пленки. Ими показано, что процесс относится к разряду плазмохимических и контролируется реакциями, происходящими в плотной низкотемпературной химически активной плазме разряда на аноде. По данным [], первичный пробой пленки происходит достаточно быстро - за время порядка 1СГ7 с. В результате в материале покрытия формируется нитеобразный канал, заполненный плазмой с температурой 0°С, по составу полностью соответствующей исходному состоянию материала. Высокие плотности тока в канале разряда вызывают выделение энергии, которая приводит к нагреву, испарению и ионизации вещества стенок и дна канала. Естественным выходом для нагретого вещества является устье канала, обращенное в сторону электролита, вырываясь из которого плазма быстро остывает до температуры - К, образуя "пузырь" (Рис. О перенос массы ! Рис.