Istnieje wiele różnych cech, które mogą wpływać na proces złuszczania. Te cechy obejmują Nanodenty, twardość powierzchni, stężenie elektrolitu i odległości między porami. Ostatecznie, wszystkie te czynniki będą określać wydajność procesu złuszczania. Zanim jednak zagłębimy się w szczegóły każdej cechy, przyjrzyjmy się kilku typowym przykładom.
Nanodenty
Anodowanie tlenku glinu to proces, w którym powierzchnia metalu jest pokrywana cienką warstwą tlenku glinu. Grubość warstwy jest kontrolowana przez natężenie pola elektrycznego i stężenie elektrolitu kwasowego – zasób ten jest udostępniony przez redakcję serwisu beautycreator-blog.pl. W trakcie procesu tlenek glinu jest pokrywany nanocząstkami o różnych rozmiarach, zwanymi nanodentami. Nanocząstki są następnie poddawane działaniu prądu. Elektrony znajdujące się w próbce są przenoszone na powierzchnię metalu i folia ulega wytrawieniu. Powstała w ten sposób powierzchnia jest filmem z sześciokątnie ułożonymi nanoporami.
Po odklejeniu szarego tlenku glinu, na aluminium pozostaje warstwa nanodentów. Ponieważ warstwa barierowa nie jest porowata, większość powierzchni aluminium pozostaje płaska. W miarę upływu czasu nanodenty zwiększają swoje rozmiary. Po około 34 minutach nanopory osiągają swoje maksimum. Kolor powierzchni glinu zmienia się z szarego na czarny.
Za czarny kolor w warstwie tlenku odpowiedzialne są jony karboksylanowe. Jon ten potrzebuje więcej czasu, aby zintegrować się z całą powierzchnią tlenku glinu. Dlatego w pierwszych 90 s na tlenku glinu pojawiają się lokalne czarne plamy, ale w miarę wydłużania czasu anodowania czarny kolor stopniowo pokrywa całą warstwę.
Obrazy SEM płytki aluminowej przedstawiono na RYS. 2. Mikrofotografie tlenku glinu rejestrowano przy użyciu mikroskopu Hitachi High-Tech Science Corporation S-5000 oraz mikroskopu Keyence Corporation VE-9800. W ten sposób zbadano właściwości powierzchniowe tlenku glinu.
Morfologia filmów korundowych jest kolejnym ważnym parametrem dla zrozumienia procesu. Film PAA może być anodowany pod różnymi napięciami. Gdy napięcie jest wystarczająco wysokie, staje się ona upakowana heksagonalnie, co pozwala na produkcję filmów PAA o Dint 500 nm.
Odległości międzyporowe
Złuszczanie za pomocą tlenku glinu pozostawia powierzchnię nanodentów ułożonych w nieregularny wzór. Warstwa barierowa pokrywająca powierzchnię tlenku glinu jest płaska, a większość powierzchni nie posiada porów. Wraz z postępem procesu, powierzchnia pokryta nanodentami staje się większa. W rzeczywistości, w czasie około 34 minut, cała powierzchnia jest pokryta nanodentami. W tym czasie kolor tlenku glinu stopniowo zmienia się z szarego na czarny.
Ilość anionów wbudowanych w tlenek glinu wpływa na szybkość nukleacji porów. Na przykład, wysokie stężenie anionu cytrynianowego może opóźnić osadzanie zewnętrznego, nieczystego tlenku glinu. Ten sam rodzaj anionów może wpływać na szybkość powstawania porów.
Podobnie, ilość metanolu w elektrolicie wpłynęła na strukturę porowatego tlenku glinu. Odległość międzyporowa malała wraz ze wzrostem zawartości metanolu, przy czym najwyższe badane stężenie dawało większą wartość, co było zgodne z wartością teoretyczną uzyskaną za pomocą równania 1. Temperatura anodowania wynosiła -5 degC, a czas trwania dwóch etapów 8 h.
Gdy zmierzono odległości międzyporowe, skorelowano je z napięciami anodowania i stwierdzono, że stała proporcjonalności wynosi 2 nm V-1. Porowatość próbki wynosiła około 3,5%. Sugeruje to, że reguła porowatości HA ma zastosowanie do elektrolitów zawierających HA.
Twardość powierzchni
Minerał ścierny – tlenek glinu jest twardy i krystaliczny. Jego twardość określa się w skali Mohsa, która została opracowana przez niemieckiego mineraloga Friedricha Mohsa w 1826 roku. Diament i talk zostały uszeregowane od 1 do 10, a reszta mieściła się pomiędzy nimi. Od tego czasu opracowano korund kalcynowany i korund hydratowy, które przybliżają ich twardość.
Tlenek glinu produkowany jest w trzech postaciach: uwodnionej, stopionej i niestopionej. Korund kalcynowany jest twardszy od nietopionego. Kryształy korundu są płaskie i mają grubość równą około jednej szóstej ich średnicy. Proces kalcynacji wpływa na jego twardość powierzchniową.
Twardość powierzchniowa złuszczonego tlenku glinu jest ściśle związana z jego twardością w stanie nasypowym. Wraz ze wzrostem obciążenia, indukowane uszkodzenia zarysowania obejmują kruche pękanie, odkształcenia plastyczne oraz pękanie boczne. To ostatnie występuje w wyniku tworzenia się wiórów w rowkach zarysowania.
Korund jest zdolny do obróbki powłoki o zawartości 1-5vol% części stałych. Jednak przy 10vol% pojawiają się rozległe pęknięcia. Powłoki te są wysoce powtarzalne, a wartości E mieszczą się w przedziale od 80mm do 250mm. Ponadto ich gęstość nie wykazuje liniowej ewolucji wraz ze wzrostem stężenia.
Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Science of Materials w 2017 roku. W badaniu stwierdzono również, że powierzchnie pokryte AAO są odporne na zarysowania podczas badania twardości ołówka. Najwyższa twardość ołówka, którą próbka z powłoką AAO mogła wytrzymać, wynosiła 3H. Ponadto, obrazy SEM ujawniają mikro i duże zarysowania na próbce.
Materiały z tlenku glinu i YTZP mają podobne wartości twardości, ale rodzaj użytego ścierniwa jest ważniejszy. Biały i topiony tlenek glinu wykazują wyższe wartości swobodnej energii powierzchniowej niż brązowy tlenek glinu i szklane kulki.
Stężenie elektrolitu
Stężenie elektrolitu jest ważnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy złuszczaniu za pomocą korundu. Ilość kwasu w elektrolicie i natężenie pola elektrycznego będą miały duży wpływ na proces trawienia. Użycie różnych stężeń kwasu i napięć anodowania spowoduje uzyskanie różnych wartości Dint. Złuszczanie tlenku glinu przy użyciu wysokiego stężenia kwasu cytrynowego może spowodować powstanie sześciokątnie ułożonych nanodentów. Podobnie, złuszczanie aluminy z niskim stężeniem kwasu może wytworzyć inną powłokę aluminy.
Innym ważnym czynnikiem do rozważenia jest ilość wody w roztworze złuszczającym. Wodorotlenek glinu ma tendencję do absorbowania wilgoci, a to spowoduje wzrost całkowitego stężenia ciała stałego. Cząsteczki ałunu A najlepiej nadają się do stosowania w operacjach złuszczania, ponieważ są mniej skłonne do absorbowania wody.
Ilość kwasu cytrynowego w elektrolicie wzrasta wraz ze wzrostem stężenia. Powstałe wolne aniony sprzyjają tworzeniu się nanoporów, ułatwiając rozpuszczanie tlenku glinu. Dodatkowo, zwiększone stężenie C zapobiega tworzeniu się uwodnionego tlenku glinu, co zmniejsza stężenie jonów w elektrolicie.
Anodowanie jest stosowane do anodowania aluminium w Europie od ponad sześciu dekad. Proces jest kompatybilny z powierzchnią aluminium i jest bardzo tani i łatwy w obsłudze. Wytwarza również porowatą, samoukładającą się warstwę tlenku, zapewniając ochronę przed korozją.
Natężenie pola elektrycznego
Natężenie pola elektrycznego jest kluczowe dla określenia szybkości wzrostu nanodotu tlenkowego. Ta szybkość wzrostu jest określona przez transport jonowy i jest silnie zależna od natężenia pola elektrycznego. W początkowych etapach proces utleniania jest niezwykle szybki, a ładunek przestrzenny gwałtownie wzrasta. Jest to dodatkowo wzmacniane przez obecność napięcia anodowego. Dodatkowo, napięcie anodowe ogranicza wzrost poprzez dyfuzję. Stąd model Cabrera-Motta nie jest w stanie wyjaśnić obserwowanej kinetyki.
Anodowanie elektrochemiczne jest powszechnie stosowaną techniką modyfikacji powierzchni metali. Proces ten jest szczególnie przydatny dla aluminium, ale jest również skuteczny na innych metalach nieżelaznych. W tym procesie powierzchnia aluminium zostaje pokryta warstwą tlenku złożoną z tlenku glinu. Ta warstwa tlenku nie jest nakładana jak farba, ale staje się w pełni zintegrowana z powierzchnią aluminium, co umożliwia wtórne procesy, takie jak uszczelnianie i barwienie.
Podobne tematy