Получение оптически селективных и чёрных оксидных плёнок на алюминии и его сплавах при поляризации переменным асимметричным током
Реферат - Разное
Другие рефераты по предмету Разное
?льностью (рисунок 2), что свидетельствует о возможности их использования в гелиоустановках. Причем, что очень важно, с возрастанием температуры до 250 ?C поглощающая способность Пк практически не изменяется, а излучательная способность уменьшается, т.е. с увеличением времени эксплуатации солнечного коллектора селективность Пк будет расти. Следовательно, в области концентраций фторопластового лака 1 - 3 % (масс) обработка оптически селективных Пк его растворами не изменяет их толщину и эффективно влияет на оптические свойства Пк.
Рисунок 2 - Зависимость коэффициентов поглощения (а) и излучения (б) от температуры. Ас -коэффициент поглощения; ? - коэффициент излучения.
Оптически селективные покрытия состоят из частиц оксида алюминия, имеющих размеры в интервале от 20 до 70 нм (рисунок 3). Растровая электронная микроскопия позволила установить, что внутри частиц оксида алюминия располагается высокодисперсный никель, который равномерно распределён по поверхности (рисунок 4).
Рисунок 3 - Электронно-микроскопический снимок поверхности алюминия с оптически селективным покрытием
Рисунок 4 - Изображение поверхности оптически селективного покрытия на поверхности алюминиевых сплавов в рентгеновском излучении NiK? - линии. Маркер - 10 мкм
Плотность белых точек пропорциональна содержанию никеля. Можно предположить, что Пк представляет собой нанотрубки из оксида алюминия, заполненные наночастицами никеля. Таким образом, электрохимическим способом на поверхности сплавов алюминия получены наноструктурированные оптически селективные покрытия, не уступающее по своим характеристикам известным зарубежным аналогам.
В четвёртой главе приведён анализ электрохимических процессов, происходящих при формировании оптически селективных Пк на поверхности сплавов алюминия на основе рассмотрения циклических кривых заряжения (ЦКЗ). ЦКЗ получали в условиях оптимального режима при разном времени электролиза из растворов, содержащих как отдельные компоненты оптимального состава электролита, так и при их одновременном присутствии. ЦКЗ, полученные из оптимального состава электролита, приведены на рисунке 5.
Рисунок 5 - Зависимость анодного (а) и катодного (б) потенциалов при формировании оптически селективных Пк в электролите оптимального состава от количества пропущенного электричества. Время поляризации, мин: 1 - 0,0; 2 - 0,5; 3 - 1,0; 4 - 1,5; 5 - 2,0; 6 - 2,5
В начальный момент поляризации (рисунок 5, кривые 1 и 2) с увеличением анодного импульса возрастает химическое растворение алюминия и ускоряется катодный процесс выделения водорода, то есть наблюдается явление отрицательного дифференц-эффекта. С возрастанием времени поляризации потенциал в катодный полупериод незначительно смещается в отрицательную область и стабилизируется при - 0,75 В, что соответствует восстановлению NiOH+ до Ni. В анодный полупериод с увеличением времени поляризации потенциал непрерывно смещается в положительную область вплоть до 6,0 В. Это свидетельствует о непрерывном процессе оксидирования подложки и её утолщения. Но так как оптически селективные Пк должны обладать минимальной теплоизлучательной способностью, что определяется их минимальной толщиной, то на времени оксидирования 2,5 мин, процесс оксидирования завершали. Зависимость ёмкости двойного слоя от времени поляризации подтверждает сказанное (рисунок 6). Резкое падение ёмкости с увеличением времени поляризации обусловлено образованием оксидной плёнки на алюминии, затем её толщина постепенно возрастает, стремясь к некоторой постоянной величине. Протекающие электрохимические процессы необратимы.
Рисунок 6 - Зависимость анодной (1) и катодной (2) емкостей двойного электрического слоя при формировании Пк в электролите оптимального состава от времени поляризации.
Таким образом, основными электрохимическими процессами при получении оптически селективных Пк являются окисление алюминиевой подложки и восстановление высокодисперсного никеля, который одновременно с оксидированием заполняет поры оксидной пленки.
В пятой главе представлены и обсуждаются результаты исследований по получению оптически чёрных Пк на сплавах алюминия АД 31 и А 5 М. Покрытия получали с использованием метода традиционного оксидирования и метода микродугового оксидирования (МДО). При получении Пк методом оксидирования, процесс проводили в 20 % (по массе) растворе H2SO4 при поляризации переменным асимметричным током, соотношение IK : IA составляло 1,5 : 1, время оксидирование 30 мин. Для усиления дефектности оксидной плёнки в электролит вводили соли сульфатов различных металлов (никеля, марганца, кобальта, хрома, железа). Заполнение пор оксида осуществляли высокодисперсным никелем при поляризации переменным асимметричным током (IK : IA = 5 : 1) из электролита, содержащего сульфаты никеля, магния, аммония и борную кислоту. Введение в электрохимическую цепь установки для окрашивания анодного оксида алюминия двух диодов марки Д 226 Б, включённых параллельно и проводящих ток в разных направлениях, позволило разделить катодный и анодный импульсы паузами, что привело к увеличению содержания высокодисперсного никеля в порах оксида. Эффект чернения усиливали доосаждением в поры оксида алюминия серебра или меди путём погружения Пк на 3 - 5 мин в их разбавленные нитратные растворы.
Осаждение меди и серебра в поры и поверхностный слой оксидной плёнки происходит как за счет р