Получение оптически селективных и чёрных оксидных плёнок на алюминии и его сплавах при поляризации переменным асимметричным током
Реферат - Разное
Другие рефераты по предмету Разное
нестационарном режиме электролиза, особенности их формирования и преимущества. Проведён анализ способов получения оптически селективных и чёрных Пк, обеспечивающих эффективное поглощение солнечной энергии.
Обоснован выбор объектов исследования и пути повышения эффективности оптических свойств селективных и чёрных оксидных плёнок на сплавах алюминия.
Во второй главе описаны методы экспериментальных исследований и применяемая аппаратура.
Формирование оптически селективных и чёрных оксидных Пк проводили на предварительно подготовленной поверхности сплавов алюминия АД 31 и А 5 М при поляризации переменным асимметричным током промышленной частоты, представляющим собой две полусинусоиды разной амплитуды.
Оптически чёрные покрытия также получали с использованием метода микродугового оксидирования на установке тиристорного типа в гальваностатическом режиме.
Оптимизацию процесса формирования покрытий осуществляли с помощью метода математического планирования эксперимента Бокса - Уилсона.
В работе использован комплекс современных независимых, взаимодополняющих электрохимических и физико-химических методов исследования: вольтамперные циклические кривые (ЦВА) и циклические кривые заряжения (ЦКЗ); рН - метрия; спектрометр S - 4100; фотометр накладной ФМ - 59 - 44.2 в соответствии с условиями эксплуатации по ГОСТ 15160 - 69; терморадиометр ТРМ"И"; просвечивающую высокоразрешающую электронную и электронно-зондовую, высоковакуумную микроскопию и рентгеноспектральный микроанализ; методы определения термостарения, пористости и коррозионной стойкости в соответствии с ГОСТ; при оценке воспроизводимости экспериментальных результатов использовали методику среднестатистической оценки доверительного интервала по 3 - 4 параллельным измерениям, который характеризовался критерием Кохрена.
В третьей главе представлены и обсуждаются результаты исследований по получению оптически селективных Пк на поверхности алюминиевых сплавов; изучению влияния структуры поверхности, природы и количества органической кислоты в составе электролита, прозрачного полимерного слоя и температуры на их оптические свойства.
Получение оптически селективных покрытий - трудная задача, а в данном случае она осложняется и тем, что известные электролиты, используемые для оксидирования алюминия и его сплавов, применять нельзя, так как они не позволяют получать пористые Пк толщиной не более 1 мкм с одновременным заполнением пор высокодисперсным никелем.
На первом этапе были проведены исследования по разработке состава электролита для формирования оптически селективных Пк. Разработанный состав содержал сульфат алюминия (Al2(SO4)318H2O), сульфат никеля (NiSO4•7H2O), формалин и одну из оксикислот (лимонную, винную, аскорбиновую). Противоэлектродом служил алюминиевый сплав А 5 М.
Планирование эксперимента проводили, используя четверть реплику ПФЭ 25 с генерирующими соотношениями X4 = X1•X2•X3, X5 = -X1•X2.
За функцию отклика поверхности (Y и Z) при формировании оптически селективных покрытий принимали коэффициент поглощения, Ас (Y), и коэффициент собственного излучения, ? (Z). Используя результаты матрицы планирования и крутого восхождения по поверхности отклика, установлены оптимальные условия получения оптически селективных покрытий на поверхности алюминиевых сплавов: соотношение амплитуд средних катодного и анодного токов составляет 1,3 : 1,0, температура 20 4 ?С и время нанесения 2,5 мин.
Введение в условия подготовки поверхности алюминиевых сплавов стадии цинкования, роль которой заключалась не в создании подслоя для последующего нанесения гальванического покрытия, а в увеличении удельной поверхности, дало возможность получить высокоразвитую микроструктуру (рисунок 1). Поэтому полученные при оптимальных условиях селективные Пк обладали высокими оптическими характеристиками: Ас = 93,5 % и ? = 6,0 %.
Рисунок 1 - Морфология поверхности алюминиевых сплавов перед нанесением селективного покрытия
Из всех исследованных оксикислот наибольшую поглощающую способность оптически селективного покрытия и его высокую адгезию к подложке обеспечило введение в состав электролита лимонной кислоты. Её наличие в растворе электролита вследствие комплексообразования с никелем подавляет образование гидроксида никеля в катодный полупериод и облегчает доставку никеля к поверхности электрода, где он и выделяется в виде высокодисперсного никеля в порах оксида.
Для увеличения тепловоспринимающей способности оптически селективных Пк необходимо иметь на его поверхности прозрачный слой, стойкий к воздействию ультрафиолета. Проведенные разработки по получению фторопластсодержащих полимерных дисперсий, используемых для нанесения Пк на поверхность оксидированного металла способами автофореза и гетероадагуляции, позволили изучить возможность применения полимеров в виде прозрачного слоя на поверхности оптически селективных покрытий.
Нами впервые в качестве прозрачного слоя были исследованы истинные растворы фторопласта Ф - 3 МВ, Ф - 32 ЛН и кремнийорганического лака КО - 85. Из всех исследуемых полимеров для формирования прозрачного слоя на поверхности селективных Пк наиболее перспективным оказался 1 - 3 % (масс) фторопластовый лак Ф - 32 ЛН. Наличие этого слоя увеличило коэффициент поглощения до 95,0 % и незначительно повысило излучательную способность, до 9,0 %. Разработанные оптически селективные Пк обладают высокой термостаб?/p>