Лако-красочные материалы — производство

К исследованиям воздействия частиц жестких смесей на процесс анодирования относятся так же и исследования методов использования осажденных напылением либо имплантированных слоев чужеродных атомов на дюралевые поверхности высочайшей чистоты. Группе Чака Ривера удалось установить, что щелочные металлы так же как их предполагаемые ионные заряды обладали мобильностью в процессе окисления, а так еж то, что металлы владеют наружной мобильностью  в этом случае, если они имплантированы в естественную пленку, но те из металлов, которые имеют более высочайший окислительный потенциал, чем алюминий, будучи имплантированными в поверхность алюминия сохраняют статичность по отношению к границе раздела металл/оксид. Все это было нужно для того, чтоб показать, что имплантированные ионы вправду владеют более высочайшей степенью мобильности в дюралевых слоях, расположенных поближе к поверхности, благодаря высочайшей концентрации вакансий в данной области. Мобильность через оксид находится в зависимости от размера ионов и заряда. Элементы групп V и VI ведут себя примерно идиентично, исключение составляет только селен, который способен проявлять как анионные так и катионные характеристики. Кали и Лич разработали технологию ?-спектрометрии с целью предстоящего исследования количеств ионного транспорта при анодном окислении.

Паниц и Шарп установили, что поверхностный состав сплавов может существенно отличаться  от большого состава зависимо от применяемого способа подготовки поверхности. Время заслуги какого-нибудь напряжения в процессе барьерного анодирования неизменным током при испытаниях на сплаве 6061 было существенно больше при использовании органического растворителя, либо иммерсии в азотную кислоту, чем при иммерсии в травильное средство, состоящее из азотной кислоты и бифторида аммония. Эти создатели так же выдвинули предположение, что состав поверхности так же может вызывать возникновение изъянов, которые в свою очередь влияют на свойства процесса анодирования.

Было проведено несколько исследовательских работ, поведения анодирования барьерной пленки наложенных слоев вентильных металлов. Там, где на дюралевой поверхности размещен слой тантала в  поперечном сечении ультрамикротома дюралевых пленок удалось найти черную полосу во наружной области пленки, говорящую о исходном шаге формирования анодного оксида тантала, после которого наблюдается формирование анодного оксида алюминия.  При расположении алюминия над танталом в  поперечном сечения можно было следить столбики оксида тантала, которые проникали через анодную окись алюминия на различную глубину. Схожая ситуация связывается с более высочайшей сопротивляемостью анодной окиси алюминия по сопоставлению с анодной окисью тантала, что приводит к возникновению желательных путей протекания тока через столбики. Схожий же парадокс был найден при анодировании в  иных сплавах .  В этих случаях анодирование происходило в критериях формирования барьерной пленки. В процессе пористого анодирования вероятен контакт материала пленки, содержащего томные металлы с электролитом. Любопытно так же и то, что схожее явление может влиять на сам процесс анодирования и на характеристики пленки.

Одним из более значимых новых открытий будет то, что в процессе окисления алюминия формирование обогащенных слоев сплава может происходить конкретно под поверхностных оксидом. Было найдено, что в процессе анодного окисления сплава Al-1.5 wt% Cu происходит формирование узкого слоя, порядка 2 нм в толщину, на границе соприкосновения с оксидной пленкой, обогащенной медью до порядка 40 at%.  Возникновение данного слоя разъясняется тем, что на ранешних шагах окисления происходит оксидирование только атомов алюминия, при этом это происходит еще до того шага, на котором наблюдается обогащение достаточное для оксидирования легирующих частей. Требуемый уровень обогащения находится в зависимости от легирующих частей и состава сплава. Достигаемый при всем этом эффект в особенности отлично приметен на относительно разбавленных сплавах (наименее 5at%). Сплавы, владеющие большей концентрацией, получают нужный уровень обогащения намного резвее, а для очень разбавленных сплавов для заслуги нужного уровня обогащения может потребоваться значимая степень окисления. Степень обогащения соответствует количеству свободной энергии Гиббса на эквивалент, соответственный формированию оксида легирующего элемента. Значительней уровень обогащения так же ожидается для многих легирующих частей и примесей, входящих в состав дюралевых сплавов, в особенности сплавов с медью и железом, но не с магнием. Обогащение может происходить в процессе анодирования, щелочного травления, хим и гальванической обработки.  Что касается трехкомпонентных сплавов, то в данном случае любой из его составляющих будет вести себя так же, как если б он заходил в состав двухкомпонентного сплава. Таким макаром, один из частей добивается критичного уровня обогащения резвее другого и оксидируется в поверхностной пленке. Так же нужно увидеть, что присутствующие в сплаве интерметаллические частички, которые обычно содержат больше легирующих частей, чем матрица, еще резвее добиваются нужной степени обогащения. Таким макаром, в коммерческих сплавах обогащение может происходить в разных областях сплавов, иметь различную степень и наблюдаться через разные промежутки времени после анодирования.

После обогащения легирующий элемент попадает в оксидную пленку в пропорции, нужной для получения сплава. Вследствие того, что подобные элементы владеют способностью к локальному перемещению снутри анодной пленки, то они так же могут изменять свои характеристики, типа ионной проводимости и соотношения Пиллинга-Бедворта, в итоге чего могут происходить локальные конфигурации толщины барьерной пленки. Зависимо от подвижности  элемента катиона в анодном оксиде под полем может быть получение пленок с различной конфигурацией слоев. В случае, если мобильность равна либо слабее мобильности Al3+, то создаваемый внутренний слой оксида будет содержать катион, при этом толщина этого слоя находится в зависимости от параметров мобильности. Если катион элемента обладает большей мобильностью, чем Al3+, зависимо от толщины барьерного слоя,  то в данном случае он может достичь  границы раздела раствора, где происходит его включение в состав раствора, либо, в случае образования им размеренного оксида в  электролите, может начаться формирование наружного слоя относительно незапятнанного оксида легирующего элемента. Все эти явления очень напоминают те процессы, которые наблюдаются при использовании пористого анодирования, но в данном случае кроме всего нужно учесть воздействие, оказываемое полевым введением катионов из конечной пленки и полевое растворение.

Согласно имеющимся догадкам обогащенные слои могут быть сформированы с методом напыления анодным оксидированием осажденного сплава Al-1.9 at% W.  Так же как и в случае с наложенными слоями, в анодных пленках окиси алюминия происходит формирование столбиков WO3. Было установлено, что формирование переходных столбиков происходит на дискретных участках, с интервалом порядка 1-2 нм, которые согласно общему воззрению являются обогащенными вольфрамом кластерами критичного размера. Длина столбиков ограничена 5 нм, может быть из-за ограниченной толщины обогащенного слоя. Таким макаром, введение  вольфрама на локальных участках в состав анодной пленки происходит не безпрерывно, с переменным локальным истощением вольфрама в обогащенном слое методом формирования столбика из обогащенного вольфрамом кластера критичного размера и с следующим обогащением вольфрама методом окислением алюминия и повторным формированием кластеров.

В тех случаях, когда сплав Al-1.5 wt% Cuо обработанный веществом с целью доведения уровня обогащения поверхности до критичного уровня, подвергается анодированию в растворе пентабората аммония, то получаемая в итоге анодная пленка может содержать медь с наибольшей концентрацией порядка 44% от ее общего содержания в сплаве. Это происходит поэтому, что ионы меди являются более мобильными в анодной пленке под полем, чем ионы алюминия, потому они вводятся в раствор при достижении границы раздела пленка/электролит. В ином случае на наружной поверхности пленки оксида алюминия происходит образование  слоя оксида либо гидроксида меди. На анодной пленке происходит формирование изъянов, которые действуют в качестве барьера для передвижения меди и приводят к получению разных концентраций меди в разных частях пленки. Было установлено, что мобильностью обладают  50% либо наименее ионов меди, что в свою очередь значит, что беспрепятственная мобильность ионов меди превосходит мобильность ионов алюминия менее, чем в 3.7 раз.

Было выдвинуто предположение, что миграция ионов меди в анодную пленку осуществляется из мобильных кластеров атомов и вакансий. По мере их развития в процессе оксидирования и диффузии алюминия в пленку, они могут перевоплотится в преграду, препятствующую диффузии алюминия. Все эти происшествия способны провоцировать окисление меди, в итоге чего происходит образование оксида с наименьшей сопротивляемостью, чем оксид алюминия. Как следует, это все может привести к формированию столбиков оксида, которые формируются в пленке, точно так же, как и в случае с  наложенными слоями. Нужно отметить, что в медьсодержащих сплавах поглощение кластера происходит довольно стремительно, и это не дает способности для роста 1-го столбика. Быстрее можно сказать, что по мере генерации и окисления кластеров на разных участках может быть образование целого ряда зародышевых столбиков.

Описываемый дальше эффект свойственен для определенных легирующих частей. Для меди и хрома оксидация после обогащения так же может ассоциироваться с генерацией газового кислорода снутри анодной пленки.  Считается, что это может быть связанным с полупроводниковыми качествами оксида легирующего элемента. Таким макаром, происходит аккумулирование кислорода в пустотах , находящихся под относительно высочайшим давлением, что может привести к возникновению локальных разрывов в пленках барьерного типа. Схожий же эффект наблюдается и в определенных типах осажденного вещества, к примеру, фазе ? в сплавах Al-Сu, что может привести к растрескиванию пористых пленок, что приводит к контакту электролита с осадком, растворению и, может быть, повторному анодированию. Как следует, можно представить, что на многих сплавах с фазами упрочнения может быть получение анодных пленок, владеющих пористостью, которая существенно превосходит обыденный уровень.

Внедрение других легирующих частей может привести к проявлению других эффектов. К примеру, присутствие магния, цинка, золота и галлия может привести к потере анодной пленки анодированной поверхности двухкомпонентного сплава. Это связано с формированием пустот на границе сплав/пленка, которое может сопровождаться либо не сопровождаться обогащением легирующих частей, в тех случаях, когда легирующие элементы соотносятся с коэффициентом Пиллинга-Бедворта и мобильностью катионов. Принимая во внимание тот факт, что обогащение магния происходит не на поверхности, потому что его оксид обладает наименьшей свободной энергией Гиббса на эквивалент, нужный для формирования  чем оксид алюминия, то как следует цинк обогащается до 7.8 at% по толщине слоя до 10 нм.

В текущее время только происходит формирование реального научного осознания воздействия, которое оказывает 2-ая фаза и состав твердого раствора на процесс анодирования. Самое увлекательное то, что большая часть из имеющихся данных так же относится к процессам травления и гальванической обработки и к системам реактивной подготовительной обработки. Естественно, мы в свою очередь ожидаем полной и конечной интеграции этих понятий. После чего можно будет достигнуть настоящего осознания явлений, имеющих место при обработке сложных коммерческих сплавов и параметров получаемых поверхностей. В одной из недавнешних публикаций приводится анализ роли частей, присутствующих в двухфазном, прочном дюралевом сплаве, содержащем дисперсоиды Al13(Fe,V)3Si; в этой работы поясняются понятия обогащения, мобильности и выделения кислорода.