Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

На основе зависимостей Ua(t) и j a(t), полученных при различных условиях процесса, были установлены оптимальные условия анодирования, приводящие к формированию нанопористых оксидных пленок на у -TiAl. Так, было показано, что анодирование в 10 % H 2 SO 4 + 0 ,15 % HF при напряжении Ua = 20 В , а в С 2 О 2 Н 6 + 0,25 % NH 4 F при Ua = 28 В формирует на поверхности Ti — 40 вес. % A l рентгеноаморфные самоорганизованные оксидные пленки со слабоупорядоченной («аморфной») мезоструктурой пористого слоя (рис. 1). Рис. 1. СЭМ-изображения поверхности пористого слоя АОП, сформированной анодированием Ti — 40 вес. % A l в 10 % ^ SO 4 + 0 ,15 % HF, Ua = 20 В , 20 мин (а) и в С 2 О 2 Н 6 + 0,25 % NH 4 F, Ua = 28 В в течение 6 ч (б) При оптимальных условиях в 10 % Н ^ 0 4+ 0 ,15 % HF образуется нанопористая АОП с открытыми порами со средним эффективным диаметром <й?п> = (50 + 10) нм (рис. 1, а). Тогда как (рис. 1, б) анодирование в С2О2Н6 + 0,25 % NH4F в течение 6 ч приводит к росту нанопористого оксидного слоя 5 ~ 20 мкм и величиной <й?п> = (65 + 15) нм. При этом необходимо отметить, что кратковременное (20 мин) анодирование в 10 % Н ^ 0 4+ 0 ,15 % HF позволяет создать на поверхности образцов Ti — 40 вес. % A l АОП толщиной до 5 ~ 500 нм с открытыми наноразмерными порами, тогда как на отдельных участках поверхности регулярно-пористого слоя оксидных пленок, сформированных в С2О2Н6 + 0,25 % NH4F, присутствует дополнительный, «дефектный», слой оксида, который ранее был выявлен при анодировании титана в том же электролите [8]. Данные ЭДСА свидетельствуют, что элементный состав оксидных пленок представлен в основном Al, Ti, O, количественно соответствующих совокупности TiO2 и A l2O3 в примерно равном соотношении, что согласуется с данными [2, 3]. Дополнительно обнаружено присутствие F. Таким образом, при анодировании в оптимальных условиях образцов у-TiAl (группа I) формируются нанопористая АОП гетерогенного состава. Более технологичным является анодирование в водном электролите, поскольку оно позволяет в течение малого промежутка времени создать на поверхности сплава рентгеноаморфную АОП с открытыми наноразмерными порами. Далее были изучены особенности формирования АОП при анодировании образцов группы II во фторсодержащих электролитах. Установлено, что для получения кинетических зависимостей, типичных для формирования самоорганизованных наноструктурированных оксидных пленок в 10 % H2SO4 + 0 ,15 % HF, оптимальным является анодирование в вольтстатическом режиме при значении напряжения Ua = 15 B и в гальваностатическом режиме при величине плотности тока j a = 0,2 мА/см2. Методом СЭМ показано, что размер частиц исследованных порошков находится в диапазоне от 1 до 20 мкм, при преобладании мелкодисперсной фазы (рис. 2, а). После анодирования в 10 % ^ S O 4 + 0 ,15 % HF на поверхности частиц порошка четко проявляется нанопористый рельеф оксида (рис. 2, б) толщиной 5 = 300­ 350 нм. Статистический анализ дает величину эффективного диаметра пор <й?п> = (70 ± 10) нм. Отсюда следует, что в результате анодирования площадь поверхности образцов порошкового сплава Ti — 40 вес. % A l увеличивается примерно в 20 раз. Из-за высокой вязкости раствора при анодировании образцов группы II в органических фторсодержащих электролитах формирование АОП происходит лишь в тонком поверхностном слое порошковых образцов. Необходимо отметить, что для АОП характерно присутствие неоднородного поверхностного слоя (толщиной до 500 нм), в трещинах которого четко наблюдается регулярно-пористый рельеф оксида с размерами пор 40-80 нм. Данные ЭДСА свидетельствуют, что оксидные пленки, сформированные в 10 % Н ^ 0 4 + 0 ,15 % HF, в основном состоят также из TiO 2 и A l 2 O 3 в соотношении 1 : 1. Следует отметить, что в АОП, сформированных в 10 % ^ SO 4 + 0 ,15 % HF, обнаружено незначительное содержание серы, а для АОП в С 2 О 2 Н 6 + 0,25 % NH 4 F — присутствие фтора. Наличие в составе пленки данных элементов может быть обсуждено с точки зрения встраивания анионов электролита в АОП при анодировании образцов группы II. 453