鈦微弧氧化膜的制備及其生長特性研究.pdf

1、由于微弧氧化是一個(gè)多種因素控制的復(fù)雜過程，不同工藝參數(shù)所制備的氧化膜特性有很大區(qū)別，而且其理論和實(shí)驗(yàn)的研究還不全面、不充分。因此，要進(jìn)一步掌握微弧氧化機(jī)理和制備高品質(zhì)微弧氧化膜的工藝，還需要更深入的研究各種因素對微弧氧化膜生長特性的影響。 從這一目的出發(fā)，本文利用實(shí)驗(yàn)室自制多功能微弧氧化電源制備了鈦的微弧氧化膜樣品，并利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡(SEM)和X射線衍射(XRD)儀研究了氧化膜的厚度、微觀結(jié)構(gòu)和相組成。通過分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

2、和測試結(jié)果，研究了基本工藝參數(shù)對鈦微弧氧化膜生長特性的影響。 本論文的研究主要分為以下三個(gè)部分：第一部分，采用恒定電壓的控制方式分別制備了不同處理時(shí)間和電壓的鈦微弧氧化膜樣品。研究了處理時(shí)間和電壓對鈦微弧氧化膜生長特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，處理時(shí)間和電壓對鈦微弧氧化膜的生長特性有重要影響：(1)不同處理時(shí)間下制備的鈦微弧氧化膜，隨著處理時(shí)間的延長，氧化膜的厚度不斷增加，而生長速率先增加后減小，表面粗糙度和微孔尺寸逐漸增大，而微孔密度

3、逐漸減小。膜層主要由銳鈦礦和金紅石相TiO2組成，隨著處理時(shí)間的增加，膜層中銳鈦礦相TiO2逐漸減少，而金紅石相TiO2則逐漸增加。(2)不同電壓下制備的鈦微弧氧化膜，隨著電壓的增加，氧化膜的生長速率先增加后減小，表面粗糙度和微孔尺寸逐漸增大，而微孔密度逐漸減小。膜層主要由銳鈦礦和金紅石相TiO2組成，隨著電壓的增加，膜層中銳鈦礦相TiO2先增加后減少，而金紅石相TiO2則逐漸增加。 第二部分，采用恒定電壓的控制方式，研究了脈沖

4、頻率和占空比對鈦微弧氧化膜生長特性的影響。結(jié)果表明，脈沖頻率和占空比對鈦微弧氧化膜的生長特性也有重要影響：(1)不同脈沖頻率下制備的鈦微弧氧化膜，隨著頻率的增加，氧化膜的生長速率、表面粗糙度和微孔尺寸逐漸減小，而微孔密度逐漸增加。膜層主要由銳鈦礦和金紅石相TiO2及少量不飽和氧化物TiO2-x組成，其中銳鈦礦和金紅石相TiO2的相對含量與處理頻率無關(guān)，而TiO2-x的含量隨頻率的增加逐漸減少。與其它條件下制備的氧化膜相比，高頻下制備的微

5、弧氧化膜具有表面微孔尺寸小、孔密度大、分布均勻及表面平整等特點(diǎn)。(2)不同占空比條件下制備的鈦微弧氧化膜，隨著占空比的增加，氧化膜的生長速率先迅速增加而后變化趨緩，表面粗糙度逐漸增大，微孔尺寸先增加后減小，而微孔密度先減小后增加。膜層主要由銳鈦礦和金紅石相TiO2組成，隨著占空比的增加，膜層中銳鈦礦相TiO，逐漸減少，而金紅石相TiO2則逐漸增加。 第三部分，在Na2SiO3-NaF電解液體系中，利用恒定電壓的控制方式在工業(yè)純鈦

6、(TA2)表面制備出表面顆粒狀二氧化鈦膜，研究了氧化膜表面顆粒生長隨時(shí)間的變化規(guī)律。研究表明，氧化膜厚度、表面顆粒尺寸及顆粒密度取決于氧化處理時(shí)間。隨處理時(shí)間的增加，氧化膜厚度呈線性增加，膜層生長速率保持恒定。氧化膜主要由銳鈦礦相和金紅石相二氧化鈦組成。隨處理時(shí)間的增加，銳鈦礦相對含量逐漸減少，金紅石相對含量逐漸增加。同時(shí)，氧化膜表面的顆粒尺寸逐漸增大，顆粒密度逐漸減小，膜層表面越來越粗糙。 總結(jié)以上三個(gè)部分的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)處理時(shí)