Реферат: Вторичные процессы и их роль при анодном оксидировании алюминия и его сплавов - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Вторичные процессы и их роль при анодном оксидировании алюминия и его сплавов

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 1910 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

ВТОРИЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ИХ РОЛЬ ПРИ АНОДНОМ ОКСИДИРОВАНИИ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ Электрохимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учено й степени кандидата химических наук Титаренко Ольга Викторовна 2002 Общая характеристика работы Актуальность темы . Анодное оксидирование алюминия и его сплавов применяется для придания изделиям широкого спектра функциональных свойств : высокой коррозионной стойкости , твердости , износостойкости , электроизоляционных свойств , декоративного вида и пр . Изделия из анодированного алюминия широко используются в самолето - и приборостроении , радиоэлектронике , бытовой технике . Декоративное анодирование а л юминия получило в последнее время интенсивное развитие , позволяющее получать всю цветовую гамму , обладающую высокой светостойкостью . Весьма перспективно в этом плане оксидирование с последующим электрохимическим окрашиванием в растворах минеральных солей. Несмотря на широкое использование и повышенный интерес к электролитическому оксидированию и окрашиванию алюминиевых изделии , механизм этих процессов изучен недостаточно , систематические исследования процессов окрашивания в различных электролитах до настоя щ его времени не проводились . Многообразие воззрений на механизм и кинетику протекающих реакций затрудняет эффективное решение технологических задач . Таким образом , тема работы актуальна. Работа выполнена в соответствии с планом важнейших НИР СГТУ по теме «И сследование механизма и кинетики электродных процессов на оксидных электродах в экстремальных условиях» в рамках НТП ГК РФ «Товары народного потребления» , а также в соответствии с договором о творческом сотрудничестве с Институтом электрохимии им . А.Н . Фр у мкина РАН по проблеме «Электрохимия» (п .2.в . 10.1 Координационного плана ). Цель работы . Изучение закономерностей анодного поведения алюминия и его сплавов в растворах кислот на начальных стадиях формирования АОП и вторичных процессов , оказывающих влияние на структуру и свойства формирующегося слоя оксида. Задачи исследования : - исследование растворяющего действия растворов кислот (Н 3РО 4, HNO3, H2SO4) на свойства воздушного оксида ; · исследование влияния потснциала 7 длитсльности поляризации , а также конце нтрации и состава раствора на кинетику формирования слоя анодного оксида и выяснение механизма процесса ; · изучение pH s приэлектродного слоя ; · изучение элементного и фазового состава АОП на начальных стадиях формирования , проведение гравиметрических исс ледований ; · изучение структуры и свойств АОП в различных экспериментальных условиях ; · исследование кинетики и механизма окрашивания АОП при катодной обработке в растворах солей переходных металлов в потенциостатическом режиме ; · измерение температуры приэлектродного слоя ; · выяснение возможности использования гальваношламов в технологии окрашивания АОП ; · разработка технологических рекомендаций по формированию АОП и их окрашиванию с заданными структурой и свойствами. Научная новизна работы . Впервые проведено систематическое исследование кинетических закономерностей и механизма формирования АОП на алюминии и его сплавах (АМЦ , АМГ -6) на начальных стадиях в растворах кислот , обладающих высоким и низким растворяющим действием , и их солей (H2SO4, Н 2С 2О 4, C5H4NCOOH, Н 3РО 4) в широком интервале концентраций , температур , составов , потенциалов , плотностей тока и длительности поляризации . Установлено , что формирование слоя анодного оксида на алюминии и его сплавах протекает в кислых растворах по механизму элект рохимического внедрения через стадию адсороционно-электрохимического взаимодействия молекул воды анионов с поверхности электрода и сопровождается снижением pH s приэлектродного слоя. Получены новые данные о влиянии потенциала , температуры и концентрации рас твора на кинетику диффузии внедрившихся ионов в структуре формирующегося слоя АОП и об участии их в процессе фазообразования. Обнаружена смена логарифмического закона образования поверхностного оксида параболическим при критическом потенциале пассивации и по достижении переходного времени. Найдено , что сопутствующий процесс диффузии протонов и катионов металла протекает по механизму электрохимического внедрения . Образующиеся фазы внедрения вызывают изменения в структуре анодного оксида и оказывают влияние н а его свойства. Установлено , что диффузия ионов в формирующемся слое оксида затруднена . Впервые показано , что процесс , окрашивания АОП на начальной стадии сопровождается колебаниями температуры приэлектродного слоя ; амплитуда колебаний может достигать 40-1 00 С. Обнаружен полирующий эффект на алюминии и его сплавах , покрытых оксидным слоем , в растворах кислот , обладающих высоким растворяющим действием. Показано , что процесс электрохимического окрашивания анодного оксида в растворах солей переходных металлов подчиняется закономерностям катодного внедрения. Определены условия (концентрация компонентов , температура , напряжение на ванне , плотность тока ) формирования толстых АОП (до 100 мкм ) с высокими электроизоляционными свойствами и тонких АОП (до 4-5 мкм ) с вы сокой электрической прочностью в растворах смеси серной и щавелевой кислот с добавками никотиновой и сульфаминовой. Практическая значимость результатов работы . Разработаны составы электролитов на основе серной и щавелевой кислот с добавками никотиновой ил и сульфаминовой кислоты и режимы электролиза для формирования толстых электроизоляционных АОП на сплавах алюминия (АМЦ и АМГ -6), которые могут использоваться в качестве металлической основы печатных плат . Подобраны составы электролитов и режимы электролиз а формирования тонких АОП с высокой электрической прочностью , которые могут найти применение в производстве электролитических конденсаторов . Предложены режимы электролиза и составы электролита для электрохимического окрашивания АОП в черный , бронзовый и же л тый цвета , обеспечивающие высокую коррозионную стойкость , стабильность и воспроизводимость окраски. Апробация результатов работы . Результаты исследований по теме диссертационной работы докладывались на Международных и Всероссийских научно-технических конф еренциях : «Совершенствование технологии гальванопокрытий» (Киров , 1994-1997); «Прогрессивная технология и вопросы экологии в производстве печатных плат» (11смча , 1996); «Современные электрохимические технологии СЭХ 'Г -96» (Саратов , 1996); 1-й Европейский к о нгресс по химической технологии (Флоренция , 1997); «Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Саратов , 1997); «Электрохимия мембран и процессы в тонких ионопроводящих пленках на электродах ЭХМ -99» , (Саратов , 1999), а также на научно-т е хнических конференциях молодых ученых НИИХИТ (Саратов , 1995); СГТУ (Энгельс , 1993-1995), на научных семинарах ТИ СГТУ (Энгельс , 1997-1998). Публикации . По материалам диссертации опубликовано 14 работ. Объем и структура работы . Диссертационная работа сост оит из введения , 6 глав , выводов и списка цитируемой литературы. На защиту выносятся следующие основные положения : 3. Кинетические закономерности и механизм формирования АОП на алюминии и его сплавах в растворах кислот , обладающих высоким и низким раствор яющим действием (H 2 S0 4 , H 2 C 2 0 4 , H 2 N-C 6 H4-S0 3 H, Н 3 Р0 4 и др .) 4. Кинетические закономерности и механизм процесса электрохимического окрашивания АОП в подкисленных растворах солей переходных металлов (CuS0 4 , NiS0 4 , C0SO4 в присутствии MgS0 4 ; КМтЮ 4 ). 5. Техн ологические рекомендации по формированию толстослойных и тонкослойных АОП с электроизоляционными свойствами. 6. Технологические рекомендации по электрохимическому окрашиванию АОП , в том числе в растворах на основе гальваношламов. Основное содержание рабо ты Проанализированы литературные данные по механизму и кинетике образования анодного оксида на алюминии и других вентильных металлах , о влиянии дефектов АОП на проводимость и другие свой ства АОП . Изложены современные представления о ячеистой структуре АОП ; о роли структурного аниона ; о влиянии структуры АОП и состава электролита на природу формирования цвета АОП . Форма годографа не меняется при замене НРС на H 2 S0 4 или HgN-l, однако высокочастотная дуга годографа смещается в область на порядок более низких значений RiH тем значительнее , чем меньше плотнос ть тока , время оксидирования и концентрация кислоты . Емкость двойного слоя возрастает в 3-5 раз , но по-прежнему не превышает 0,5 мкФ /см. Таким образом , в фосфорной кислоте образуются тонкие слои анодного оксида , близкие к барьерным , в серной кислоте образу ются более толстые слои и с более высокой скоростью . Согласно полученным данным , определяющую роль в кинетике формирования оксидных пленок на начальных стадиях процесса играет электролит . Действительно , введение в раствор H2SO4 щавелевой , лимонной , сулъфа м иновой , борной кислот и их смесей позволяет формировать на алюминии и его сплавах (АМГ -6) тонкие оксидные пленки с высокой электрической прочностью . Увеличение концентрации H2SO4 и Н 2С 2О 4 в растворе их смеси и введение добавок никотиновой кислоты C5H4NCOO H позволяет формировать плотные АОП толщиной до 30-50 мкм , напряжение пробоя которых может достигать 1000 В. Следующая глава посвящена структуре и свойствам анодных оксидных пленок , формируемых в растворах на основе серной и щавелевой кислот. Микроструктурные исследования показали , что с увеличением концентрации H2SO4 пористость АОП возрастает , они становятся тоньше . Сниж ается напряжение пробоя и сопротивление оксидных пленок . Однако при содержании H2SO4 выше 140 г /л толщина пленок вновь растет . В структуре их видны стержневидные включения . При концентрации HCO 20 г /л формируются АОП с высокими элек троизоляционными свойс т вами и однородной структурой . Увеличение концентрации Н 2С 2О 4 приводит к появлению двухфазной структуры с нитевидными включениями , снижение - к формированию АОП с сильно рельефной и рыхлой структурой . Введение в раствор смеси H2SO4 + Н 2 С 2 04 добавок никотино вой кислоты сопровождается появлением в структуре АОП микровключений размером до 1 мкм и резким снижением пористости . При замене никотиновой кислоты на сульфаминовую и при увеличении ее концентрации повышается степень кристалличности АОП при неизменности межплоскостных расстояний , а увеличение концентрации H 2 S0 4 — аморфизации АОП и некоторому возрастанию межплоскостных расстояний в кристаллической решетке А 1 2 0, (рис . 5,а , б ). Таким образ ом , анионы принимают участие в процессе формирования структуры анодных оксидных пленок на алюминии и его сплавах и оказывают решающее влияние на их свойства . На это указывают не только результаты микроструктурных исследований с помощью оптической микроскоп ии и рентгеновской дифрактометрии ( рис .5, а , б ), но также результаты термогравиметрических исследований ( рис .6): кривые ДТА , ДТГ и ТГ показали наличие анионов и их влияние на соотношение аморфной и кристаллической фаз в структуре АОП . В следующей главе пред ставлены результаты исследований механизма и кинетики процесса электрохимического окрашивания АОП в растворах солей переходных металлов. Согласно литературным данным , один из возможных механизмов окрашивания АОП предполагает внедрение катионов металлов в е го структуру . Поэтому в работе был использован метод катодного внедрения . В качестве окрашивающих катионов были исследованы катионы Си , Ni, Со , соли которых в виде сульфатов вводились в раствор H2SO4 вместе с MgS04 и НВО , марганец вводился в виде КМп0 4 . Ха рактер i, t - кривых и анализ зависимости коэффициента Ai/A(l/Vt) от потенциала показывают , что на начальном этапе в условиях нестационарной диффузии марганец образует в структуре АОП твердый раствор . Кривые t при потенциалах катодного внедрения Си 2 ', Со 2 ' , Mg 2 ’ в АОП из раствора комплексного электролита (смесь N1SO4, C0SO4, CUSO4, MgS0 4 и HB) фиксируют все стадии процесса : I - спад тока на начальном этапе нестационарной диффузии ; II - образование зародышей новой фазы при достижений состояния насыщения тве рдого раствора внедряющего иона в структуре оксида ; III - роста зародышей и разрастания их по поверхности в сплошной слой . Излом на восходящей ветви t - кривой может быть связан со структурными изменениями в оксидном слое . Линейный характер зависимости ук азывает на химическую природу затрудненной стадии уже на начальном этапе процесса. Параллельно проводились измерения изменения температуры в приэлектродном слое . В начальный момент спада тока температура приэлектродного слоя , в зависимости от Е и состава р аствора , может возрастать почти до 100 °С . Для всех растворов окрашивания как на начальном этапе процесса в условиях нестационарной диффузии , так и в условиях длительной поляризации кривые i-E r , ДТ-Е , имеют волнообразный ход , что согласуется с представлени ями о наличии структурных изменений в АОП в процессе окрашивания вследствие образования соединений внедрения красящих катионов с АОП . Такими соединениями могут быть продукты восстановления MnC, до Мп 2 ', Мп 4 *, Си 2 ' - до Си 4 , Си» а также смеси оксидов общей формулой М Ме СХ где Me 2 ’ - Си 2 ', Ni 2 \ Mg 2+ , Me 34 - AL В структуре обратной шпинели Ме 2 '[Ме 2 * Ме 3+ ]С >4 половина ионов Me 2 ’ находятся в тетраэдрических пустотах , а остальные вместе с ионами Me 3 ’ - в октаэдрических . Наличие в масс-спектрах линий А 10Н , Н , ОН , О Н 2 , MgO, а также Mg, Си , Со указывает на участие ионов водорода и молекул воды в рассматриваемом процессе. Проведенные исследования позволили разработать метод окрашивания АОП в различные цвета (от бронзово-зеленого до черного ) в растворах , приготовленных на основе гальваношламов . Полученный цвет зависит от состава гальваношлама , его количества в составе электролита , напряжения на ванне и времени окрашивания . Способ обеспечивает высокую светостойкость , равномерность окрашивания и высокую коррозионную стойк о сть окрашенных АОП . Основные выводы 7. Установлено , что формирование слоя анодного оксида на алюминии и его сплавах протекает в кислых растворах по механизму электрохимического внедрения через стадию адсорбционно-электрохимическог о взаимодействия молекул воды и анионов с поверхностью электрода и сопровождается снижением pH s приэлектродного слоя. 8. Обнаружена смена логарифмического закона образования поверхностного оксида параболическим при критическом потенциале пассивации и по д остижении переходного времени. 9. Найдено , что сопутствующий процесс диффузии протонов и катионов металла протекает по механизму электрохимического внедрения . Образующиеся фазы внедрения вызывают изменения в структуре анодного оксида и оказывают влияние на его свойства. 10. Установлено , согласно расчетам диффузионных параметров и эффективной энергии активации , что диффузия в формирующемся слое оксида затруднена , а лимитирующая стадия процесса окрашивания анодного оксида имеет химическую природу. 11. Уст ановлено , что процесс формирования АОП на начальной стадии сопровождается колебаниями температуры приэлектродного слоя ; амплитуда колебаний может достигать 40-100 С. 12. Обнаружен полирующий эффект на алюминии и его сплавах , покрытых оксидным слоем , в рас творах кислот , обладающих высоким растворяющим действием. 13. Показано , что процесс электрохимического окрашивания анодного оксида в растворах солей переходных металлов подчиняется закономерностям катодного внедрения. 14. Определены условия (концентрация компонентов , температура , напряжение на ванне , плотность тока ) формирования толстых АОП (до 100 мкм ) с высокими электроизоляционными свойствами и тонких АОП (до 4-5 мкм ) с высокой электрической прочностью в растворах смеси серной и щавелевой кислот с доб а вками никотиновой и сульфаминовой. 15. Разработаны рекомендации по использованию гальваношламов в качестве раствора для окрашивания АОП в черный и коричневый цвета. Основные положения и результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях : 1. Попова С.С , Савельева Е.А ., Титоренко О.В . Формирование на сплавах алюминия при анодном оксидировании окрашенных оксидных слоев // «Совершенствование технологии гальванопокрытий» .- Киров , 1994-С .66 2. Савельева Е.А , Попова С С , Бойнева ИВ , Титоренко О. В . Влияние способа оксидирования па состав и структуру оксидных слоев на алюминии и его сплавах // «Современные электрохимические технологии СЭХТ -96» . - Саратов , 1996.- С . 117. 3. Попова СС , Савельева В .A., Титоренко О.В . Влияние теплового поля в двойном сл ое на кинетику формирования анодного слоя на алюминии при анодной поляризации // Современные электрохимические технологии 'СЭХТ 96. .- Саратов , 1996. — С .50. 4. Савельева Е.А ., Титоренко О.В ., Ратькова Е.А . Формирование анодной оксидной пленки на алюминии в растворах солей РЗЭ // Современные электрохимические технологии 'СЭХТ 96: 1996.-С .51. 5. Попова С.С , Савельева Е.А ., Титоренко О.В . Анодирование алюминия в растворах РЗЭ // «Прогрессивные технологии и вопросы экологии в производстве печатных плат» .- Пенза , 1996.- С .39. 6. Е . А . Saveleva, O.V. Titorenko, S.S.Popova. Particularities of anodized aluminium coloring in mineral salts with application of alternating carrent// The 1-st European Congress on Chemical Engineering, Florence, 1997.- P.2283-2284. 7. Савел ьева E.A., Титоренко O.B., Попова СС , Кочергина Е.В . Механизм окрашивания анодированного алюминия в растворах минеральных солей // «Совершенствование технологии печатных плат» .- Киров , 1997.-С .88. 8. Савельева Е.А ., Титоренко О.В ., Попова СС , Максимова СВ . Закономерности процесса окрашивания АОП алюминия в растворах минеральных селей // «Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии» .- Саратов : СГУ , 1997.- С 296 9. Савельева Е.А ., Максимова СВ ., Попова СС , Титоренко О.В . Тонкослойное анодировани е сплавов алюминия // «Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии» .- Саратов : СГУ , 1997.-С .294-295. 10. Попова СС , Савельева Е.А ., Титоренко О.В ., Кочергина Е.В . Коррозионное поведение алюминиевого сплава АМГ -6 в растворах химического поли рования / Сар . гос . техн . ун-т . Технолог , ин-т .- Энгельс , 1998.- 15с - Деп . в ВИНИТИ. 11. Попова СС , Савельева Е.А ., Титоренко О.В . Способ получения окрашенных оксидных слоев на алюминии и его сплавах / ЦНТИ , информационный листок № 19-99. 12. Попова СС , Сав ельева Е.А ., Титоренко О.В . Температурные эффекты в приэлектродном слое на анодно-оксидированном алюминии // Материалы Всерос . конф . «Электрохимия мембран и процессы в тонких ионопроводящих пленках на электродах ЭХМ -99» .- Саратов , 1999.- С .39-42. 13. Исслед ование и отработка технологии цветного анодирования сплавов алюминия : Метод , указания / Сарат . гос . техн . ун-т ; Сост . Е.А . Савельева , О.В . Титоренко.-Саратов , 1999.- 16с.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
В Японии прошёл дождь из головастиков. Французские туристы стояли разинув рты.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по химии "Вторичные процессы и их роль при анодном оксидировании алюминия и его сплавов", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru