TiO2纳米管阵列生长进程及微观结构的研究

采用高纯度的Ti箔作为阳极,以Pt片为阴极,在0.1%～1.0%HF水溶液中,电压0.4～14.5 V,温度5～40℃范围内进行恒压阳极氧化制备TiO2膜.使用电化学工作站测试了线性扫描阳极极化曲线及阳极氧化过程中的电流密度-时间曲线;并使用扫描电子显微镜对氧化膜的平衡形貌进行观察;研究了阳极氧化时间、电压、电解液浓度以及温度对平衡生长氧化膜结构的影响.结果表明:阳极氧化工艺参数对氧化膜的形成速度、纳米孔孔径、纳米管阵列长度有显著影响.增大电解液浓度以及升高电解液温度,均有利于加快形成结构稳定的氧化膜,表现在到达氧化膜稳定生长的时间缩短,且平衡时纳米管的平均长度缩短.随电压增大,氧化膜生长加速,但获得平衡生长的时间相对延长;纳米孔孔径及纳米管的长度都随之增大.     

铝电解金属阳极上的气泡析出行为

利用双室透明石英电解槽研究了铝电解金属阳极上气泡的析出行为.实验发现,在低电流密度下,电解开始的一段时间内,新生的氧用于氧化金属阳极表面以形成氧化物膜,此时阳极室没有氧气析出,而阴极室有铝雾扩散; 当形成足够厚的氧化膜后,阳极的氧化速度减慢,阳极表面才析出氧气.在高电流密度下,由于单位时间内在阳极上产生的氧量高于用于氧化金属阳极表面所需的氧量,电解一开始阳极上就有氧气析出.对低电流密度下气泡的生长过程观察发现,气泡先在阳极表面长大,再汇聚成一个或几个大气泡从阳极底部析出,析出前的气泡平均直径随电流密度的增加而减小.     

铝阳极氧化膜的蚀孔形貌与蚀孔生长机理研究

用动电位极化法和扫描电镜研究了工业纯铝阳极氧化膜在NaCl溶液中的孔蚀行为．结果表明，蚀孔的生长控制机制随蚀孔的发展而发生变化，蚀孔生长的初期为扩散控制，然后向欧姆控制发展，在蚀孔生长的后期阶段又转为扩散控制．对蚀孔的形貌观察发现，小孔贯穿阳极氧化膜以后优先在基体中生长，形成“半球型”的蚀孔形貌，阳极氧化膜大部分保留在蚀孔上方形成“膜盖”，膜盖上只有一个直径很小的小孔作为蚀孔生长的扩散通道．讨论了蚀孔的生长机制．     

磷酸盐封孔处理对铝合金阳极氧化膜耐蚀性能的影响

为进一步提高铝合金阳极氧化膜的耐蚀性能,采用磷酸盐对其进行封孔处理.利用电化学阻抗谱 (EIS ) 分析该封孔处理对阳极氧化膜耐蚀性能的影响规律,并与常规沸水封孔和铈盐封孔进行比较.实验结果表明,磷酸盐封孔处理后可在阳极氧化膜表面形成约为15 μm厚的致密磷酸盐涂层,与常规沸水和铈盐封孔处理相比,磷酸盐封孔处理的阳极氧化膜具有更好耐蚀性和时效性.该方法可为阳极氧化膜封孔处理提供一种新途径.     

氧化热对铝合金硬质氧化膜的影响(英文)

采用自制的实验装置和硫酸电解液研究阳极氧化热对铝合金2024硬质氧化膜的影响。与氧化热由氧化膜传递到电解液中相比,氧化热由铝基体传递到冷却液中有利于氧化膜的生长,成膜速度、膜厚、致密度和硬度显著提高,并随着冷却液过冷度的增大而增大。氧化膜生长所需的冷却液过冷度与电解液过冷度、铝基体壁厚、氧化膜厚度、气泡覆盖特性参数以及电流密度有关。可通过控制冷却液温度来控制氧化膜的微观结构和性能。     

铝合金低硫酸浓度硬质阳极氧化膜生长及特性

目的探究铝合金在低浓度硫酸电解液中,阳极氧化膜的生长及特性。方法在3%H2SO4和18%H2SO4(均为质量分数)电解液中对6063铝合金进行硬质阳极氧化,通过对膜层生长过程中的电压-时间曲线及微观形貌进行分析,研究膜层的生长特性。结果在低浓度硫酸电解液中,氧化膜初期生长为"缺陷择优生长"方式,即在高表面能缺陷处不断形成氧化膜核心并铺展,直到相遇形成界面为止;后期生长为"交界面择优生长"方式,即在较薄氧化膜交界面不断溶蚀并产生Al3+和O2-反向传输,使氧化膜增厚。结论低浓度硫酸中阳极氧化膜的生长方式与传统阳极氧化膜显著不同,膜层更加致密,厚度、硬度和粗糙度较大。     

几种Al合金阳极氧化膜的孔蚀行为

用电化学极化和SEM分析等方法研究了工业纯铝L2，硬铝LY12和超硬铝LC4 3种Al合金的阳极氧化膜在NaCl溶液中的孔蚀行为.3种合金氧化膜在1 mol/L的中性、酸性、碱性NaCl溶液中均发生孔蚀，其阳极极化电流呈台阶式上升.当阳极氧化膜厚度增大时，L2的氧化膜耐孔蚀性能提高，LY12和LC4的氧化膜耐蚀性则没有明显改善.L2的阳极氧化膜上小孔贯穿氧化膜后，优先在Al基体中发展，形成外形规则、内部深 而大的小孔；LY12和LC4的阳极氧化膜上小孔则有膜中发展倾向，形成大而浅的小孔.氧化膜中的合金元素对腐蚀行为有重要影响.     

纳米多孔氧化铝膜的制备与结构表征

采用二次阳极氧化法,以草酸为电解液,制备纳米多孔氧化铝膜。利用扫描电镜、原子力显微镜和X射线衍射仪对氧化铝薄膜的微观形貌和相组成进行了表征,研究了二次阳极氧化法制备纳米多孔氧化铝膜的过程和成膜机理。结果表明:二次阳极氧化制备的纳米多孔氧化铝膜为非定型态,所得孔洞排列规则且分布均匀,平均孔径约为29 nm,孔密度为1.74×1010个/cm2。纳米多孔氧化铝膜的形成经历了阻挡层形成、微孔层形成和多孔层形成与长大等阶段。     

铝件阳极氧化膜产生黑点是什么原因？

答：在用硫酸阳极氧化的电解液中某些杂质的存在对氧化膜质量影响很大。尤其是氯离子和硝酸根离子的影响更为严重,它们能在阳极（铝件）优先放电,破坏了氧化膜的正常生长。如Cl^-含量过高时,会使铝件产生穿透性腐蚀小孔,造成氧化膜形成大量的黑色斑点。     

多孔阳极氧化铝膜的最佳制备工艺研究

为了得出多孔阳极氧化铝膜的最佳制备工艺,利用正交试验法研究了制备多孔阳极氧化铝膜的影响因素:氧化时间、氧化电压和扩孔时间,分别讨论了各影响因素对阳极氧化铝膜的单独作用;通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪等观测了阳极氧化铝膜的形貌和结构特征,结果表明:氧化膜上的微孔分布均匀,孔径大小基本相同,平均孔径约为150nm,孔密度约为2.5×109个/cm2;得出阳极氧化最佳制备工艺:温度20℃,反应时间120min,反应电压115V,扩孔时间6min.     

在大电流密度下铝合金阳极氧化快速成膜的机理分析

新开发的利用大电流密度对铝及铝合金表面进行阳极氧化处理的工艺,成膜速度快,处理温度范围宽,所得膜层厚度高,表面质量好,工件寿命大大提高.在已有研究的基础上进一步对此新工艺成膜机理进行探讨,通过建立了几个物理模型对膜层微观现象进行了分析.     

阳极氧化法制备TiO2膜在模拟深海热液区的耐腐蚀性能

以恒压阳极氧化方法在钛基体上制备TiO₂氧化膜,使用水热釜模拟深海热液区的条件研究其耐腐蚀性能。采用XRD、SEM、接触角测定仪对氧化膜以及腐蚀试样产物进行晶型、表面结构、化学成分和亲疏水性能测定,使用动电位扫描方法对其进行极化曲线测试。结果表明,钛试样和阳极氧化钛试样在模拟深海环境条件下,经过腐蚀反应在表面都生成了一层非致密的TiO₂ 膜,对基体并不能起到保护作用,而阳极氧化生成的致密TiO₂ 膜对基体能够起到很好的保护作用。经腐蚀后钛试样表面有TiH₂相的形成,腐蚀电位负移0.45 V。而阳极氧化钛试样表面没有TiH₂相的形成,且腐蚀电位负移较小,表现出良好的耐腐蚀性能。     

钛膜表面阳极氧化层制备及表征

为了研究钛膜表面阳极氧化层对吸附和解吸氢同位素特性的影响,需制备和表征钛膜表面阳极氧化层.设计了钛膜表面阳极氧化装置,确定了制备厚度不同的氧化层的阳极氧化工艺参数,其工艺简单、易操作;并对阳极氧化层进行了AES深度剖析和XPS化合价分析.其结果如下:在确定的工艺参数下,设计加工的阳极氧化装置能够制备出表面呈彩色的阳极氧化层,而且表面平整、光滑、均匀,与基体金属结合牢固;采用AES深度剖析确定了阳极氧化层的厚度,而且在其它条件相同时,获得阳极氧化层的厚度随着电压、H2SO4浓度和时间的增加而明显变厚的规律;采用XPS研究了阳极氧化层钛的主要价态为 4、 3和 2价,氧化层主要组成为TiO2、Ti2O3和TiO.     

镍阳极氧化膜形成和破坏过程的光电化学响应

测定了镍表面阳极氧化膜在ｐＨ＝８．４硼砂－硼酸缓冲溶液中不同电位下的光电流响应。基于阻抗测量结果的计算表明，钝化膜的平带电位和载流子密度分别为－０．６８Ｖ和１．３×１０（２０）ｃｍ（－３）。对钝化膜和高价氧化膜在形成、生长和破坏过程中的光电流变化进行了现场监测。     

温度梯度降温对铝合金阳极氧化膜性能的影响

采用自制的硬质阳极氧化装置,在铝合金6061薄板表面沿着铝基体方向形成较大的温度梯度降温条件,对铝板进行硫酸硬质氧化试验。对氧化膜形貌、硬度、膜厚分别进行了观察和分析。结果表明,相同条件下,采用温度梯度法制备的硬质阳极氧化膜,其均匀性、膜的厚度和硬度都大大优于传统的硬质阳极氧化膜,膜的质量得到很大的提高。     

Investigation of wear behavior of titanium oxide films, produced by anodic oxidation, on commercially pure titanium in vacuum conditions

The wear performances of titanium oxide films, produced by anodic oxidation, in vacuum conditions were investigated. Anodic oxidation treatments were carried out at − 3 and 40 °C temperatures using H₂SO₄(1.5 M)-H₃PO₄(0.3 M) solution and voltage of 200 V. Wear tests were performed at ambient air, pressures of 10^− 3 mbar and 10^− 6 mbar. Anodizing process produced a porous oxide layer on the surface. Although the pore size decreased with increasing process temperature, surface roughness decreased. Hardness results showed that anodic oxidation at lower temperatures produced oxide film with higher hardness. Wear rate of CP-Ti significantly decreased with anodic oxidation treatment in all wear conditions since oxide film acted like a solid lubricant. The best wear resistance was obtained from the hard-anodized samples both in ambient air and vacuum conditions.     

Porous anodic oxides on titanium and on a Ti-W alloy

The growth of a nanoporous anodic oxide on titanium and a Ti-20 at.% W alloy, both deposited by magnetron sputtering, in a glycerol/phosphate electrolyte at 453 K is reported. The oxide formed on titanium is a mixture of amorphous titania and anatase. However, that on the alloy is amorphous only and forms at increased efficiency, about 27%. The amorphous structure is considered to be stabilized by incorporated units of WO₃, which are distributed uniformly throughout the anodic film. The growth of the porous oxides is suggested to be associated with loss of film species at the film/electrolyte interface at the base of pores, with new oxide forming exclusively at the metal/film interface by inward migration of O²⁻ ions.     

The mechanism of electrograining aluminium sheet in nitric/boric acid electrolyte

Aluminium sheet is roughened commercially in various electrolytes to form a pitted substrate suitable for lithographic printing plates. Although studies on hydrochloric acid systems have been published, little has been reported on the equally important nitric acid based electrolytes.

Observations were made using high resolution scanning electron microscopy on a commercial lithographic sheet alloy (AA1050A) that had been a.c. electrograined for very short times in a nitric/boric acid electrolyte. These were combined with electrochemical information to elicit the mechanism by which a.c. electrograining proceeds.

It was determined that graining is governed by anodizing processes. Pitting proceeds at flaws in the oxide film. At the start of the anodic cycle the exposed metal, which may be in existing pits or new sites, is anodized forming an oxide layer that replicates the shape of the pit, thus forming a cup shaped structure. As the temperature rises the rate of dissolution overtakes the barrier film growth rate, which causes detachment of the anodic oxide cup and effectively direct metal dissolution occurs. When the potential falls, repassivation of the pit occurs.

Repetition of this process causes a successive increase in pit diameter as each oxide cup is formed and the cups are forced out of the pit in a stacked formation. As the pit grows the oxide film on the surrounding metal surface peels back around the periphery of the pit.

The cathodic half cycle influences pit initiation.