Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

FIB/SEM FEI Nova NanoLab 600 (г.Хальмстад, Швеция). Для порошковых образцов до и после оксидирования было проведено исследование как поверхности, так и сломов. Толщина оксидных пленок определялась по электронно-микроскопическим изображениям сломов оксидов. Удельная поверхность сформированных пленок рассчитывалась исходя из толщины оксида и эффективного размера пор. В [9] установлено что наиболее характерными для формирования самоорганизованного наноструктурированного анодного оксида вид имеют кривые j a(t) при вольтстатическом режиме при Ua=15 B, /=1ч и Ua(t), полученная при значении j a=0.2 мА/см2, причем оптимальное время анодирования составляет 85 мин, поскольку дальнейшее продолжение процесса приводит к резкому возрастанию температуры раствора. Также было проведено изучение кинетики роста оксидных пленок, сформированных при анодировании порошкового сплава Ti-40%A1 в безводном электролите на основе этиленгликоля с добавкой 0.25% NH4F. Анодирование объемно-пористого сплава Ti-40%Al в гальваностатическом режиме при установленном оптимальном значенииj a=0.2 мА/см2 в С2О2Н6+ 0.25% NH4F приводит к сильному нагреву электролита (до 313­ 318 K за 20-30 мин). При уменьшении плотности тока до 0.05 мА/см2 наблюдается типичный ход кривой Ua(t) для безводных электролитов. При вольтстатическом анодировании в электролите С 2 О 2 Н 6 + 0.25% NH 4 F при Ua=60 B, t=30 мин наблюдается характерный вид зависимости j a(t) для безводного электролита [10, 11]: спад тока на первых секундах анодирования, однако затем плавный рост и снова спад тока. Таким образом, анодирование порошкового сплава Ti-40%Al в вольтстатическом режиме при Ua=15 B и гальваностатическом режиме при j a=0.2 мА/см2 в водном фторсодержащем электролите 10% H2SO4+ 0.15% HF и вольтстатическом режиме при Ua=60 B в органическом фторсодержащем электролите С2О2Н6 + 0.25% NH4F позволяет получить кинетические зависимости ja ( t ) и Ua ( t ), типичные для формирования самоорганизованных нанопористых оксидных пленок. Было исследовано строение поверхности как торцов, так и сломов образцов до и после анодирования при оптимальных условиях методом СЭМ (рис.1). Установлено, что размер частиц порошка находится в диапазоне от 1 до 20 мкм при преобладании мелкодисперсной фазы. Показано, что при оптимальных условиях в гальваностатическом режиме на поверхности микрочастиц порошка формируется самоорганизованная пористая оксидная пленка толщиной порядка 350 нм и эффективным диаметром основных пор <d„>= (70±10) нм. Установлено, что химический состав оксидной пленки представлен в основном Al, Ti, O, а ее структура соответствует совокупности TiO 2 и A12O3 в соотношении, близком 1:1. Рис.1. СЭМ-изображения поверхности порошковых образцов сплава Ti-40%Al до (а) и (б) после анодирования в 10% H 2 SO 4 + 0.15% HF Оценка, сделанная исходя из размера пор и минимальной толщины оксидного слоя в 350 нм, показывает, что в результате анодирования во фторсодержащем электролите происходит увеличение площади поверхности образцов порошкового сплава Ti-40% Al примерно в 20 раз. Очевидно, что увеличение толщины нанопористого оксидного слоя повлечет за собой сначала увеличение удельной поверхности, однако необходимо учесть, что одновременно с ростом толщины оксида будет происходить и сглаживание рельефа поверхности исходного порошкового образца. С учетом размера отдельных частиц порошка сплава Ti-40% Al оптимальная толщина оксидного слоя не должна превышать 0.5-1 мкм. Также было выполнено изучение мезоскопической структуры порошкового сплава после анодирования в электролите С2О2Н6 + 0.25% NH4F. Установлено, что поверхность нанопористого оксидного слоя (рис.2) покрыта дополнительным «дефектным» слоем с многочисленными трещинами, что обусловлено высокой вязкостью использованного электролита. Толщина слоя до 0.5 мкм, однако под ним четко проявляется нанопористый рельеф с размерами пор 40-80 нм и толщиной оксидного слоя 1-2 мкм. Таким образом, анодирование порошкового сплава Ti-40%Al в вольтстатическом режиме при Ua=60 B в безводном фторсодержащем электролите С2О2Н6 + 0.25% NH4F, а также в водном растворе 10% H2SO4 + 0.15% HF в гальваностатическом режиме при j a=0.2 мА/см2 приводит к росту на поверхности нанопористой оксидной пленки. Однако, несмотря на то что в обоих электролитах образуется нанопористая пленка, в первом 477