论文部分内容阅读
由于微弧氧化是一个多种因素控制的复杂过程,不同工艺参数所制备的氧化膜特性有很大区别,而且其理论和实验的研究还不全面、不充分。因此,要进一步掌握微弧氧化机理和制备高品质微弧氧化膜的工艺,还需要更深入的研究各种因素对微弧氧化膜生长特性的影响。 从这一目的出发,本文利用实验室自制多功能微弧氧化电源制备了钛的微弧氧化膜样品,并利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪研究了氧化膜的厚度、微观结构和相组成。通过分析实验现象和测试结果,研究了基本工艺参数对钛微弧氧化膜生长特性的影响。 本论文的研究主要分为以下三个部分: 第一部分,采用恒定电压的控制方式分别制备了不同处理时间和电压的钛微弧氧化膜样品。研究了处理时间和电压对钛微弧氧化膜生长特性的影响。结果发现,处理时间和电压对钛微弧氧化膜的生长特性有重要影响:(1)不同处理时间下制备的钛微弧氧化膜,随着处理时间的延长,氧化膜的厚度不断增加,而生长速率先增加后减小,表面粗糙度和微孔尺寸逐渐增大,而微孔密度逐渐减小。膜层主要由锐钛矿和金红石相TiO2组成,随着处理时间的增加,膜层中锐钛矿相TiO2逐渐减少,而金红石相TiO2则逐渐增加。(2)不同电压下制备的钛微弧氧化膜,随着电压的增加,氧化膜的生长速率先增加后减小,表面粗糙度和微孔尺寸逐渐增大,而微孔密度逐渐减小。膜层主要由锐钛矿和金红石相TiO2组成,随着电压的增加,膜层中锐钛矿相TiO2先增加后减少,而金红石相TiO2则逐渐增加。 第二部分,采用恒定电压的控制方式,研究了脉冲频率和占空比对钛微弧氧化膜生长特性的影响。结果表明,脉冲频率和占空比对钛微弧氧化膜的生长特性也有重要影响:(1)不同脉冲频率下制备的钛微弧氧化膜,随着频率的增加,氧化膜的生长速率、表面粗糙度和微孔尺寸逐渐减小,而微孔密度逐渐增加。膜层主要由锐钛矿和金红石相TiO2及少量不饱和氧化物TiO2-x组成,其中锐钛矿和金红石相TiO2的相对含量与处理频率无关,而TiO2-x的含量随频率的增加逐渐减少。与其它条件下制备的氧化膜相比,高频下制备的微弧氧化膜具有表面微孔