Труды КНЦ вып.4(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 3/2020(11)

к подложке, биосовместимость, фотокаталитическая активность. Несколько лет назад было показано, что вольтстатическим анодированием титановой фольги во фторсодержащих водных электролитах при напряжениях свыше 30 В могут быть также получены оксидные пленки в виде совокупности наноструктурированных микроконусов [2]. По мнению авторов, высокая площадь поверхности, морфологическая регулярность, а также кристаллическая структура делает их привлекательными для эффективного использования в литий-ионных батареях [3]. Ранее нами [4] впервые было показано, что при особых условиях анодирования во фторсодержащем водном электролите 10 % H 2 SO 4 + 0,15 % HF на поверхности образцов пористых порошковых материалов из губчатого титана происходит формирование рентгеноаморфных самоорганизованных наноструктурированных пленок TiO 2 с размерами пор / трубок в диапазоне от 30 до 70 нм, толщиной от 250 до 350 нм. Причем наряду с участками, характеризуемыми наличием регулярно расположенных пор, выявлены и области, имеющие трубчатое строение. Также обнаружено, что рост на поверхности микрочастиц губчатого титана самоорганизованной нанопористой или нанотрубчатой пленки происходит как в условиях гальваностатического процесса при значениях тока, не превышающих 0,15 мА/см 2 , так и при постоянном напряжении не более 15 В. Следует отметить, что оптимальное время анодирования составляет 60 мин, поскольку дальнейшее продолжение процесса приводит к резкому возрастанию температуры раствора. Целью данной работы являлось изучение процесса гальваностатического анодирования спеченных порошков губчатого титана в том же электролите (10 % H 2 SO 4 + 0,15 % HF), но с применением больших значений токов анодирования. Объектами исследования являлись пористые порошковые материалы (ППМ) из губчатого порошка технически чистого титана марки 11111 фракции 0,63-1,00 мм с удельной поверхностью 1350 и 12600 см 2 /г. Образцы изготовлены одноосным прессованием порошка губчатого титана стальным пуансоном в металлической пресс-форме при давлениях 100-120 M1a в форме дисков диаметром 20-30 мм и толщиной 3 мм. Спекание дисков проводилось в вакууме при температуре 1090 °С в течение 70 мин. 1редварительно образцы очищались в ацетоне и этиловом спирте в ультразвуковой ванне, промывались в дистиллированной воде и сушились на воздухе при комнатной температуре. Для анодирования использовалась трехэлектродная электрохимическая ячейка с танталовым катодом и платиновым противоэлектродом. Анодирование проводилось при начальной комнатной температуре в гальваностатическом режиме (ГСР). Для характеристики роста АО1 в ГСР спеченных порошков целесообразно проводить сравнение зависимостей ^( t ), полученных при постоянных значениях тока, приходящегося на единицу массы образца I a (мА/г). Было выполнено анодирование при постоянных значениях тока 1 а , равных 200, 400 и 1900 мА/г. Продолжительность процесса составляла 60 и 90 мин. Кинетические зависимости роста оксида U a ( t ) регистрировались электронным самописцем «ЭРБИЙ- 7115», сопряженным с компьютером. Подробно методика анодирования описана в [4]. Морфология поверхности образцов изучалась методами атомно-силовой микроскопии (АСМ) и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Параллельно оценивался элементный состав методом энергодисперсионного рентгеновского анализа электронов (ЭДСА). Для АСМ-исследований образцов ППМ из губчатого титана размер области сканирования изменялся в диапазоне от 4 до 25 мкм 2 с учетом неоднородного рельефа поверхности образцов. Атомная структура образцов до и после анодирования анализировалась методом рентгеноструктурного анализа (РСА). На рисунке 1 представлены зависимости напряжения от времени U a ( t ), зарегистрированные при использовании различных токов гальваностатического процесса. Видно, что при использовании значений тока в интервале I a = 200-1900 мА/г и t a = 60 и 90 мин вид кинетических зависимостей напряжения от времени U a ( t ) характерен для формирования самоорганизованных пористых АОП (рис. 1). На кривых ЩО последовательно выделяются участки, соответствующие различным стадиям формирования оксидных пленок: росту барьерного слоя, зарождению и самоорганизации пор, стационарному росту пористого слоя [4]. Необходимо отметить, что при анодировании с использованием тока, равного 200 мА/г, ЩО характеризуется стационарным напряжением порядка 10 В, однако после 30 мин процесса наблюдается рост напряжения (рис. 1, кривая 1 ). 186