Закономерности образования композиционных оксидных покрытий в растворах при прохождении токов большой плотности
Диссертация
М в состав электролита одного или нескольких соединений переходных металлов мы оказываем влияние на величину потоков анионов и катионов, тем самым влияя на изменение состава покрытия. Анализ предложенной модели показал, что при создании необходимых условий: режима микроплазменного процесса (синусоидальный, импульсный и др.) и состава электролита, возможно формирование градиентных слоев… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ НАНЕСЕНИЯ ОКСИДНЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ РАСТВОРОВ ПОД
- ДЕЙСТВИЕМ МИКРОПЛАЗМЕННЫХ РАЗРЯДОВ
- 1. 1. Формирование покрытий в режиме искрения
- 1. 2. Теоретические модели искрового пробоя
- 1. 3. Нестационарная диффузия в потенциостатических условиях
- 1. 4. Определение параметров МДО по вольтамперным характеристикам
- 1. 5. Микроплазменные системы, используемые для формирования термостойких и износостойких композиционных оксидных покрытий
- 1. 6. Морфология оксидных пленок, формируемых методом микродугового оксидирования
- 1. 7. Структура и состав МДО-покрытий
- Выводы
- ГЛАВА 2. МЕХАНИЗМ МИКРОПЛАЗМЕННОГО ПРОЦЕССА НА ГРАНИЦЕ МЕТАЛЛ-ОКСИД-РАСТВОР
- 2. 1. Введение
- 2. 2. Термодинамическое состояние поверхности металла в растворе при прохождении тока. Причины возникновения микроплазменных разрядов на поверхности металла
- 2. 2. 1. Термодинамический анализ
- 2. 2. 2. Распределение кристаллов по размерам для стационарного процесса
- 2. 2. 3. Определение размера критического кристалла
- 2. 2. 4. Влияние размеров кристаллов на изменение потенциала барьерного слоя
- 2. 2. 5. Причины образования локального микроплазменного разряда
- 2. 3. Модель образования композиционного оксидного покрытия в микроплазменном режиме с учетом напряженности электрического поля
- 2. 3. 1. Модель образования покрытия
- 2. 3. 1. 1. Распределение кислорода в металле
- 2. 3. 1. 2. Распределение ионов в порах оксидного слоя и на границе раздела оксид-раствор
- 2. 3. 1. 3. Распределение гидроксид-ионов (анионов) и катионов в приэлектродном слое
- 2. 3. 1. 4. Распределение оксидов металла в приэлектродном слое
- 2. 3. 2. Потоки гидроксид-ионов (анионов), катионов
- 2. 3. 2. 1. Анализ потоков катионов и гидроксид-ионов (анионов)
- 2. 3. 1. Модель образования покрытия
- 3. 1. Аппаратура и приборы для определения вольтамперных характеристик, временных зависимостей активного и емкостного тока, поляризующего напряжения
- 3. 1. 1. Трехэлектродная ячейка
- 3. 1. 2. Информационно-измерительный комплекс
- 3. 1. 3. Работа информационно-измерительного комплекса
- 3. 1. 4. Корректность измерений параметров сильноточных импульсных процессов в растворах электролитов
- 3. 1. 5. Методика измерения токов
- 3. 1. 6. Методика измерения напряжений
- 3. 2. Материалы и реактивы
- 3. 3. Методики определения физико-механических показателей оксидных покрытий
- 3. 3. 1. Методика измерения толщины покрытия
- 3. 3. 2. Измерение коэффициента трения и скорости износа
- 3. 3. 3. Методика измерения термостойкости композиционных оксидных покрытий
- 3. 3. 4. Методика измерения микротвердости покрытий
- 3. 3. 5. Методика проведения микрорентгеноспектрального анализа
- 3. 3. 6. Определение ошибки измерения
- 4. 1. Экспериментальные исследования начальной стадии микроплазменного процесса. .,
- 4. 1. 1. Введение
- 4. 1. 2. Исследование влияния распределения кристаллов по размерам на токи электрорастворения
- 4. 2. Исследование скорости роста покрытия
- 4. 3. Закономерности образования градиентного слоя
- 4. 4. Выбор микроплазменной системы для создания композиционного оксидного покрытия
- 4. 4. 1. Выбор электролита для создания оксидного слоя, являющегося переходным на границе раздела металл-оксид
- 4. 4. 2. Компоненты, влияющие на микроплазменный процесс
- 4. 4. 3. Влияние оксидов металлов, в электролите на свойства МДО-покрытий
- 4. 4. 4. Влияние соединений переходных металлов в электролите на свойства МДО-покрытий
- 4. 4. 5. Влияние режима микроплазменного процесса на свойства
- 4. 5. Физико-механические свойства композиционных оксидных покрытий
- 4. 5. 1. Термостойкость композиционных оксидных покрытий. ПО
- 4. 5. 2. Износостойкость композиционных оксидных покрытий
- 5. 1. Параметры микроплазменных систем
- 5. 2. Обработка образцов из сплава алюминия в импульсном потенциостатическом режиме
- 5. 3. Поляризационные зависимости
Список литературы
- Гордиенко П.С., Василевский В. А., Железнов В. В. Исследование внедрения фосфора в оксидное покрытие титана при электрохимическом оксидировании. // Физика и химия обработки материалов.-1990. № 6. — С. 110−114.
- Schlottig F., Dietrich D., Schreckenbach J., Marx G. Electron microscopic characterization of SrTi03 films obtained by anodic spark deposition. // Fresenius Journal of Analytical Chemistry. 1997. — V. 358. Iss 1−2, -P.105−107.
- Черненко В.И., Снежко JI.А. Папанова И. И. Получение покрытий анодно-искровым электролизом. JT. Химия, 1991. — 128с.
- Kurze P., Krysmann W., Marx G. // Wiss. Z. Techn. Hochsh. (Karl-Marx-Stadt)-1982. V. 24. № 6. — P. 665−670.
- Ikonopisov S. Girginov A. and Machkova M. Electrical breaking down of barrier anodic films during their formation //Electrochimica Acta. 1978. -V.24. — P. 451−456.
- Марков Г. А., Татарчук B.B., Миронова M.K. Микродуговое оксидирование алюминия в концентрированной серной кислоте// Известия СО АН СССР, серия химические науки. 1983. — Вып. 3. № 7. С. — 34−37.
- Kurze P., Krysmann W., Marx G. // Wiss. Z. Techn. Hochsh. (Karl-Marx-Stadt). 1984.
- Снежко Л.А., Павлюс С. Г., Черненко В. И. Гальваностатический режим формовки анодно-искровых силикатных покрытий на алюминии. Защита металлов. 1987. — Вып. 3. Т. 23. — С. 523−527.
- Guntherschulze A., Betz Н. Electrolytkondensatoren. Krayn. Berlin. 1937.
- Wood G.C., Pearson С. Corrosion Science. 1967. — № 7. — P. 119.
- Vijh A.K. Corrosion Science. 1971. — № 11. — P. 411.
- Yahalom J. Proc. Symp. Oxide-Electrolyte Interfaces (Edited by Alwitt R.S.). The Journal Electrochemical Inc. 1973.
- Ikonopisov I., Girginov A. and Machkova M. Electrical breakdown of barrier anodic films during their formation // Electrochimica Acta. -1978.-V. 24.-P. 451−456.
- Albella J.M., Montero I., Martinez-Duart J.M. Journal of Electrichemical Society.- 1984.-№ 131.-P.101.
- Ikonopisov S. Theory of electrical breakdown during formation of barrier anodic films. Electrochimica Acta. 1977. — V. 22. — P. 1077−1082.
- Albella J.M., Montero I., Martinez-Duart J.M. A theory of avalanche breakdown during anodic oxidation. Electrochimica Acta. -1987. № 2. -P. 255−258.
- Albella J.M., Montero I., Fernandez M., Gomez-Aleixandre C. and Martinez-Duart J.M. Double anodization experiments in tantalum // Electrochimica Acta. 1985. — V.30. № 10. — P. 1361−1364.
- Albella J.M., Montero I and Martinez-Duart J.M.// Thin Solid Films. -1985.-№ 125.
- Дамаскин Б.Б., Петрий O.A. Введение в электрохимическую кинетику. М.: Высшая школа, 1983. — 400 с.
- Багоцкий B.C. Основы электрохимии. М.: Химия. 1988. — 400 с.
- Гордиенко П.С., Яровая Т. П. Определение параметров процесса микродугового оксидирования по вольтамперным характеристикам. // Электронная обработка материалов. 1990. — с. 44−48.
- Мямлин В. Л., Плесков Ю. С. Электрохимия полупроводников. М., 1965.-338 с.
- Наугольных К.А., Рой Н.А. Электрические разряды в воде. М., 1971.- 155 с.
- Николаев А.В., Марков Г. А., Пищевицкий Б. Л. // Известия СО АН СССР. Серия химические науки. 1977. — Т. 12. Вып.5. — С.32.
- McNeil W., Gruss L.L. Anodic films growth by anion deposition in aluminate, tungstate and phosphate solutions // Journal of Electrochemical Society. 1963. — V. 110 № 8. — P. 953−955.
- Снежко Л.А., Бескровный Ю. М., Невкрытый В. И., Черненко В. И. Импульсный режим получения силикатных покрытий в искровом разряде // Защита металлов. 1980. — Т. 16. № 3. — С.365−367.
- Патент США, № 5.385.662. Кл. C25D, 9/06, 31.01.95.
- Белеванцев В.И., Марков Г. А., Терлеева О. Л., Шулепко Е. К. и др. Модель перехода анодирования в микродуговой режим // Известия СО АН СССР. Серия химические науки. 1989. — № 12. Вып. 6. — С.73.
- Марков Г. А., Белеванцев В. И., Терлеева О. П., Слонова А. И. Стадийность в анодно-катодных процессах// Электрохимия. 1989. -Т. 25. — С. 1473−1479.
- Аверьянов Е. Е. Справочник по анодированию. М.: Машиносторение, 1988. — 224с.
- Чернышев Ю.И., Крылович Ю. Л., Карманов Л. Л., Гродникас Г. Х. Особенности процесса анодного микродугового оксидирования алюминиевых деталей. // Сварочное производство. 1990. — № 12. -С.15−16.
- Шулепко Е. К. Марков Г. А., Слонова А. И. // О влиянии эффективного сопротивления электролита на параметры формовочных кривых напряжение-время в микродуговых процессах. // Электрохимия. -1993. Т.29. № 5. — С. 670−672.
- Brown S.D., Кипа К. J., Van Т.В. // J. Amer. Cer. Soc. 1977. — V. 54. № 8. — Р.384.
- Брынзан А. Р., Канцер Ч. Т., Каплин В. А. Применение микродугового оксидирования для получения диэлектрических покрытий на деталях из алюминия и его сплавов // Электронная обработка материалов. -1990.-№ 3.-С.20−21.
- Тимошенко А. В. Опара Б.Л., Ковалев А. Ф. Микродугове оксидирование сплава D16T на переменном токе в шел очном электролите // Защита металлов. -1991. Т. 27. № 3. — С. 417.
- Мамаев А.И., Рамазанова Ж. М., Электролит для искрового анодирования/ Патент РФ № 2 008 369.5C25D, 11/02.
- Krysmann W., Kurze P., Dittrich K.-H., Schneider H.G. Process characteristics and parameters of anodic oxidation by spark discharge (ANOF).// Crystal research and technology. 1984. — V. l 9. № 7. — P. 973−979.
- Schreckenbach J.P., Rabending K. Demonstration Of the plasma state//Journal of chemical education. 1996. — V.73. — P. 782.
- Гордиенко П.С., Гнеденков C.B., Синебрюхов, Хрисанфова О.А., Скоробатова Т. М. Электрохимические, полупроводниковые свойства
- МДО-покрытий на титане. // Электрохимия. 1993. — Т. 29, № 8. -С.1008−1012.
- Яровая Т.П., Гордиенко П. С. и др. Электрохимический синтез на поверхности вентильных металлов тонких пленок, содержащих оксиды переходных элементов// Электрохимия. 1994. — Т. 30. № 11.-С. 1395−1396.
- Freitas M.B.J.G., Bulhoes L.O.S. Breakdown and crystallization processes in niobium oxide films in oxalic acid solution // Journal of Applied Electrochemistry. 1997 — Vol 27. Iss 5. P. 612−615.
- Li Y., Shimada H., Sakairi M., Shigyo K., Takahashi H., Seo M. Formation and breakdown of anodic oxide films on aluminum in boric acid borate solutions // Journal of the Electrochemical Society. 1997. — Vol 144, Iss 3, — P.866−876.
- Федоров B.A., Белозеров B.B. Великосельская Н. Д., Булычев С. И. Состав и структура упрочненного поверхностного слоя на сплавах алюминия, получаемого при микродуговом оксидировании // Физика и химия обработки материалов. 1988. — № 4. — С. 92−97.
- Снежко JI.A., Тихая JI.C., Удовенко Ю. Э., Черненко В. И. Анодно-искровое осаждение силикатов на переменном токе.// Защита металлов. 1991. — Т. 27. № 3. — С. 425−430.
- Тимошенко A.M., Гут С. и др. Электроосаждение железокобальтовых сплавов из цитратно-глицинатных электролитов // Защита металлов. -1994.-Т. 30. № 2.-С. 175−180.
- Кусков В.Н., Кусков Ю. Н., Ковенский И. М. Особенности роста покрытия при микродуговом оксидировании алюминиевого сплава // Электронная обработка материалов. 1991. — № 12 — С. 43−45
- Тимошенко А.В., Опара Б. К., Фам Ван Минь // Тез. доклада Респ. сем «Анод-88».1988. С. 75.
- Черненко В.И., Снежко Л. А., Чернова С. Б. Электролиты для формовки керамических покрытий на алюминии в режиме искрового разряда // Защита металлов. 1982. — Т. 18. № 3. — С. 454−458.
- А. с. 926 084 СССР//Б. И. 1982. 17.
- А. с. 926 083 СССР // Б.И. 1982 17.
- Гурко А.Ф., Жуков Г. И., Фесенко А. В., Огенко В. М. Формирование и модифицирование анодных покрытий на алюминии в искровом режиме // Украинский химический журнал. 1991. — Т.57. № 3. -С.304−307.
- Руднев B.C., Яровая Т. П., Коньшина В. В., Кайдалова Т. А., Морозова В. П., и др. Микроплазменное оксидирование сплава алюминия в водных растворах циклогексафосфата натрия и азотнокислых солей La и Ей // Электрохимия. 1998. — Т.34. № 6. — С.575−581.
- Алахазов Т.Г., Марголис Л. Я. Глубокое каталитическое окисление органических веществ. М: Химия. 1986. — С. 264.
- Баковец В.В., Поляков О. В., Долговесова И. П. Плазменно-электролитическая анодная обработка металлов. Новосибирск. Наука. Сибирское отделение. 1991. — 168 с.
- Технология приготовления катализаторов. Под. редакцией Мухлёнова И. П. Л: Химия 1979. — 320 с.
- Shalliker R.A., Rintoul L., Douglas G.K., Russell S.C. A sol-gel preparation of silica coated zirconia microspheres as chromatographicsupport materials. Journal of Materials Science. 1997 — Vol. 32. Iss. 11, P.2949−2955.
- Мамаев А.И., Рамазанова Ж. M., Савельев Ю. А., Бутягин П. И. Способ нанесения покрытия на вентильные металлы и их сплавы/ Патент РФ № 2 077 612. 20.04.97. C25D 11/18
- А.с. 1 332 885 Кл. C25D 11/26 06.08.85
- А.с. 1 767 043 C25D 11/02 25.01.90, 07.10.92.
- А.с. 1 767 044 C25D 11/06 21.06.90, 07.10.92.
- Патент США № 3 832 293 Кл. СЗЗЬ 9/02, 11/2. 27.08.74
- Патент РФ № 2 038 428 C25D 11/06 27.06.95
- Поляков О.В., Баковец В. В. Некоторые закономерности воздействия микроразрядов на электролит // Химия высоких энергий. 1983. — Т. 17.№ 4. — С. 291−295.
- Руднев B.C., Яровая Т. П., Коныпина Г. И., Панин Е. С., РудневА.С., Гордиенко П. С. Особенности электрохимического синтеза анодных пленок на алюминии и титане, содержащих двухзарядные катионы. //Электрохимия. 1996. — Т. 32. № 8. — С.970−974.
- Руднев B.C., Гордиенко П. С., Яровая Т. П., Панин Е. С., Коныпина Г. И., Чекатун Н. В. // Электрохимия. 1994. — Т.30. № 7. — С. 914−917.
- Патент США № 3. 956 080. Кл. C25D 11/04. 1976.
- Аверьянов Е. Е. Плазменное анодирование в радио электронике. М.: Радио и связь, 1983. — 78 с.
- O’Sullivan J.P., Wood G.C. The morphology and mechanism of formation of porous anodic films on aluminium//Proc. Roy. Soc. (L.). 1970. — A317. № 1531.-P. 511−543.
- Аверьянов E.E. О механизме возникновения микротрещин при анодировании сплавов алюминия//Анодное окисление металлов. Казань. 1981. С.22−25.
- Мамаев А.И., Бутягин П. И. Формирование слоистых градиентных покрытий на алюминии и его сплавах. // Физика и химия обработки материалов, 1998. — № 2 — С. 57−59.
- Марков Г. А., Миронова М. К. // Тезисы докладов. Републиканский семинар. Казань. 1988. С.79−80.
- Федоров В.А., Великосельская Н. Д. Физико-механические характеристики упрочненного слоя на сплавах алюминия, получаемого при микродуговом оксидировании. // Физика и химия обработки материалов. 1990 — № 4. — С. 57−62.
- Марков Г. А., Беливанцев В. И. Терлеева О.П., Шулепко Е. К., Кириллов В. И. Износостойкость покрытий, нанесенных анодно-катодным микродуговым методом. // Трение и износ. 1988. — Т.9. № 2. — С. 286−290.
- Марков Г. А., Миронова М. К., Потапова О. Г. и др.//Известия АН СССР, неорганические материалы, 1983. — Т. 19. № 7. — С. 1110−1113.
- Кусков В.Н., Кусков Ю. Н., Ковенский И. М., Матвеев Н. И. Фазовый состав и микротвердость покрытий, полученных микродуговым оксидированием // Физика и химия обработки материалов. 1990. -№ 6. -С. 101−103.
- РамазановаЖ.М. Физико-химические закономерности образования слоистых оксидных материалов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук. -Томск. 1997.
- Мамаев А.И., Рамазанова Ж. М., Выборнова С. Н. Параметрическая модель получения слоистой керамики в растворах электролитов. Тезисы докладов конференции «Керамика в народном хозяйстве». Ярославль. 7−8.12.94. -С.81.
- Мамаев А.И., Рамазанова Ж. М. Микроплазменные процессы в растворах электролитов. Обзор /Республиканский инженерно-технический центр. Томск. 1994.-31 е.: 10 ил.-Библиогр. 23 назв.-Рус,-Деп. в ВИНИТИ. 05.09.94. № 2152-В94.
- Мамаев А.И., Рамазанова Ж. М. Технологии нанесения керамических покрытий в микроплазменном режиме. Тезисы докладов VI международной конференции «Радиационные гетерогенные процессы». Кемерово. 29.05−1.06.95. С. 173.
- А.С. СССР № 526 961. Кл. H01G9/24. опубл. БИ № 32. 1976.
- Костров Д.В., Мирзоев Р. А. Тепловой пробой диэлектрических анодных пленок // Электрохимия. 1987. Т.23. № 5. С. 595−607.
- Ваграмян А.Т. Электроосаждение металлов М.: АН СССР, — 1950.
- Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии М.: Химия. 1974. 512 с.
- Дураджи В.Н., Полотебнова Н. А. О диффузии вольфрама в стали при нагреве в электролитной плазме// Электронная обработка материалов. 1974. — № 1.-С. 63−65.
- Зельдович Б .Я. К теории образования новой фазы. Кавитация. // ЖЭТФ. 1942. — Т.12.Вып.11−12. — С.528−538.
- Скрипов В.П. Метастабильная жидкость / М. Наука. 1972.-312 с.
- Мамаев А.И., Назаров Б. Ф. Электрокристаллизация металла из сильно разбавленных растворов / Тезисы докладов Всесоюзной конференции по электрохимическим методам анализа. Томск. 1981. 4.2. С. 70.
- Konstantinov I. The Photographic Development as Nucleation and Growth of a New Phase Chemia//Journal of photographic science.- 1979. V.3. №L — P.23−28.
- Полукаров Ю.М. Начальные стадии электрокристаллизации металлов // Электрохимия (Итоги науки и техники ВИНИТИ АН СССР) 1979.-Т. 15.-С. 3−61.
- Лыков А.В. Тепломассобмен М.: Энергия. 1978. — С.225−238.
- Феттер К. Электрохимическая кинетика. М., 1967. — 801 с.
- Черненко В.И., Литовченко К. П., Папанова И. И. Прогрессивные импульсные и переменнотоковые режимы электролиза Киев: Наукова думка. 1988. — 176 с.
- Руднев B.C., Гардиенко П. С. Зависимость толщины покрытия от потенциала МДО // Защита металлов. 1993. — Т. 29. № 2.-С. 304−307.
- Снежко Л. А, Черненко В. И. Энергетческие параметры процесса получения силикатных покрытий на алюминии в режиме искрового разряда. // Защита металлов. -1983. № 2. — С. 25−28.
- Металловедение и термическая обработка стали. Справочник. Под ред. Бернштейна M. JL, Рахштадта А. Г. М.: Металлургия. 1983. Т.1.-С.17−27.
- Физические величины: Справочник / Под ред. Григорьева И. С., Мейлихова Е.З.- М.- Энергоатомиздат. 1991. С. 222−254.
- Ю5.Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П. Материаловедение. М: Машиностроение. 1990. — 528 с.
- Глазов В.М., Вигдорович В. Н. Микротвердость. Москва «Металлургия» 1969. — 248 с.
- Кумраев Э.З., Черкашенко В. М. Финкельштейн Л.Д. Рентгеновские спектры твердых тел М.-Наука. 1988.- 175 с.
- Ясельский В.К., Кузнецов А. И., Дядик В. Ф. Обработка результатов измерений ТПИ. Томск. 1977. — 95 с.
- Kurze P., Schrekenbach J., Schwarz Th. // Metalloberflache. 1986. — V. 40.№ 12.-P. 563−566.
- Богоявленский А.Ф., Ведерников А. П. Применение радиактивных изотопов к изучению кинетики накопления ионов электролита в анодной пленке // Журнал прикладной химии. 1957. — Т. 30. № 5. -С. 1868−1872.
- Богоявленский А.Ф. Анодный процесс формирования окисных пленок на алюминии, магнии и титане по данным метода меченых атомов // Труды Казанского авиационного института. 1966. — Т. 90. -С.3−8.
- Пащенко А.А., Мясников А. А., Мясникова Е. А. и др. Физическая химия силикатов М.: Высшая школа. 1986.-386 с.
- Алексеев В.Н. Количественный анализ. М.- Химия 1972. 504 с.
- Справочник химика. Л: Химия. — 1963.- Т2. — С. 98−122.
- Федоров В.А., Белозеров В. В., Великосельская Н. Д. Формирование упрочненных поверхностных слоев методом микродугового оксидирования в различных электролитах и при изменении токовых режимов // Физика и химия обработки материалов. 1991. — № 1. -С.87−93.