LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Плазмове електролітичне оксидування алюмінію в лужних розчинах

УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ









Тонконог Наталія Леонідівна



УДК 66.01:541.13-519.67




ПЛАЗМове ЕЛЕКТРОЛІТИЧНЕ ОКСИДУВАННЯ

АЛЮМІНІЮ в ЛУЖНИХ РОЗЧИНАХ



05.17.03 – технічна електрохімія







Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук









Дніпропетровськ – 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі загальної хімічної технології Українського державного хіміко-технологічного університету Міністерства освіти і науки України, м. Дніпропетровськ



Науковий керівник:

доктор хімічних наук, професор

Сніжко Любов Олександрівна,

Український державний хіміко-технологічний університет,
Міністерство освіти і науки України

професор кафедри загальної хімічної технології


Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор
Нефедов Володимир Георгійович,
Український державний хіміко-технологічний університет,
Міністерство освіти і науки України
професор кафедри технічної електрохімії



кандидат технічних наук, старший науковий співробітник
Лукащук Тетяна Сергіївна,
Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна,

Міністерство освіти і науки України
старший науковий співробітник НДІ хімії


Провідна установа:

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут",
кафедра технології електрохімічних виробництв,

Міністерство освіти і науки України, м. Київ


Захист відбудеться "_11__" листопада 2005 р. о _1300_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д. 08.078.01 при Українському державному хіміко-технологічному університеті за адресою: 49005, Дніпропетровськ, пр. Гагаріна,8.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Українського державного хіміко-технологічного університету.

Автореферат розісланий "__06__" ___жовтня___ 2005 р.


Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Пініелле І.Д.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність роботи. Плазмове електролітичне оксидування (ПЕО), відоме як ANOF (Anodishen Oxidation unter Funkenentladung) у Німеччині, ASD (Anodic Spark Deposition) у США, Європі і Китаї, МДО (мікродугове оксидування) у Росії, Keronite@ і РЕО (Plasma Electrolytic Oxidation) у Великобританії, розвивається в останні двадцять років як нова інтенсивна технологія анодної обробки металів. Процес здійснюється в умовах поверхневих іскрових розрядів у результаті електро- і плазмохімічних реакцій і застосовується як для очищення поверхні легких металів, так і для нанесення різноманітних покрить, властивості яких визначаються складом електроліту і режимом електролізу. Так, наприклад, одні види покрить мають твердість і зносостійкість, що у 2-4 рази перевищують аналогічні показники для загартованої сталі, інші виявляють каталітичну і біологічну активність.

Будучи по суті технологією, подібною до традиційного анодування, ПЕО не потребує ні застосування глибокого охолодження, ні використання сполук 6-валентного хрому, що робить цей метод екологічно дуже привабливим. Тим часом відсутність стабілізованих джерел струму великої потужності багато років гальмувала кількісні дослідження в області високовольтної електрохімії, що породило появу безлічі невідтворних емпіричних даних, отриманих найчастіше на саморобному устаткуванні. У зв'язку з появою високочастотних регульованих перетворювачів проблема джерел струму останнім часом успішно вирішується, що дало новий поштовх у дослідженні теорії і практики методу.

Таким чином, розробка теоретичних основ плазмового електролітичного оксидування і кількісний опис закономірностей процесу є актуальною задачею.

Зв'язок роботи з науковими програмами. Робота виконувалася в рамках спільного дослідницького проекту "Прогресивні плазмово-електролітичні процеси для нанесення покриттів на легкі метали" (2001-2004, номер RB105226) між Українським державним хіміко-технологічним університетом та Дослідницьким Центром Технології Поверхні (м.м. Халл, Шефільд, Великобританія), а також відповідно до наукового напрямку кафедри ЗХТ УДХТУ "Дослідження в області інтенсивних впливів силовими полями й апаратурно-технологічними факторами на хімічні і теплообмінні процеси".

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є встановлення закономірностей процесу плазмового електролітичного оксидування алюмінію для керування його швидкістю та ефективністю.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні основні наукові задачі: а) ідентифікувати послідовність явищ при плазмовому електролітичному оксидуванні та дослідити вплив густини струму і концентрації електроліту на хід процесу; б) дослідити кінетику оксидування алюмінію у лужних електролітах в гальваностатичному режимі; в) визначити характеристики розрядів і проаналізувати їх вплив на покриття; г) обчислити виходи за струмом продуктів електролізу та проаналізувати енергоємність процесу.

Об'єкт і предмет дослідження. Об'єкт дослідження – процеси на алюмінієвому аноді у лужному електроліті.

Предмет дослідження – кінетика і механізм явищ при плазмовому електролітичному оксидуванні алюмінію у лужних розчинах в гальваностатичному режимі.

Методи дослідження. Цифрова хронопотенціометрія; рН-метрія; оптична мікроскопія; ваговий метод; рентгенофазовий аналіз покриттів; газовий аналіз; цифрова кінозйомка; математичне та комп'ютерне моделювання.

Наукова новизна отриманих результатів. Методом хронопотенціометрії вперше встановлені чотири фази ПЕО та запропоновані відповідні фізико-хімічні механізми явищ, що спостерігаються.

Розроблена модель кінетики оксидування алюмінію у лужному середовищі з урахуванням процесу розчинення і доведено її адекватність експериментальним даним. Отримане кінетичне рівняння дозволяє розраховувати швидкість росту оксиду у залежності від густини струму і концентрації лугу.

Визначені кількісні характеристики розрядів (переріз, розподіл по поверхні, густина струму в розряді) та динаміка їх зміни в процесі електролізу. Знайдені температура в розрядному каналі, швидкість його охолодження, розміри області теплового впливу окремого розряду.

Вперше розраховані виходи за струмом продуктів плазмового електролітичного оксидування алюмінію у лужних розчинах і кількісно встановлена доля "фарадеївського" кисню у складі анодного