Введение к работе
Актуальность темы. Анодная поляризация металлов широко попользуется для предотвращения коррозионного разрушения металлов, ях размерной обработки, осаждения различных электрофоретических покритий, а таїсже формирования поверхиостннх пленок. Применение тонких анодних пленок на переходных металлах п различных отраслях промышленности определяет интерес к исследованию закономерностей их формирования. Среди факторов, влияющих на скорость, механизм роста л свойства формирующихся оксидов, важное место занимают природа рпотворителя и потенциала, что открывает возможности управления электрофизическими и электрохимическими свойствами пленок с помощью этих факторов. D настоящее время неводные среды как объект электрохимических исследований приобретают вое возрастающее значение, определяющееся улучшением ряда электрохимических и экономических характеристик материалов в этих средах по сравнению о водными. В связи с этим проблема формирования анодннх пленок в органических средах представляет значительный практический и научный интерес
К настоящему времени вопросы пасоивацин металлов и формирования на них анодннх пленок наиболее полно изучены для водных систем. В плане изучения подобных процессов п выявления соответствующих им закономерностей в неводних средах весьма интересны спирты как ближайшие структурные аналоги воды, с одной стороны, и одновременно органические растворители, о другой.
Работа выполнена в соответствии с Программой исследований АН СССР по важнейшим фундаментальным проблемам "Углубление теоретических основ связи медлу строением вещества, его адсорбционным поведением и механизмом ингибирукщего действия на коррозионные процессы" на период І98О-І990 гг. и координационным планом важнейших НИР вузов на период 199(МЭ95 гг. "Изучение закономерностей реакций разряда - ионизации как функции природы металла, состава и свойств среды".
Цель работы. Систематическое исследование анодного поведения и кинетических закономерностей формирования анодннх оксидных пленок на титане, ванадии, ниобии, тантале в спиртовых перхлоратных средах в зависимости от природы растворителя и металла, выявление их связи с характеристиками границы раздела
Me,Ox/L .
Задачи исследования.
-
Исследовать на- основе соответствующих электрохимических измерений анодное поведение Ті,v , Hfc, Та и установить закономерности Армирования пнодннх пленок как функции потенциала электрода и времени.
-
Выяснить влияние природы спирта на анодное поведение Ті , V, Ш, Та и установить взаимосвязь между кинетическими параметрами анодно-полярязованных ТІ,vі Я&, Та и природой спирта.
-
На основе систематических измерений контактной разности потенциалов и микротвердости анодно-окисленных металлов оценить влияние природы растворителя и потенциала на строение границы раздела металл - раствор применительно к изучаемым системам,
-
Используя метод импеданса исследовать возможный механизм контроля процесса электрохимического формирования анодных пленок на Ті ,V , Fit, Та и влияние на него природы спирта.
-
На основе исследования фотоэлектрической поляризации оценить неотехиометричность анодно-сформированных пленок и ее зависимость от природы спирта и потенциала электрода.
-
Количественно оценить возможность интерпретации критического потенциала пассивации исследованных металлов на оонове адсорбционного механизма о привлечением потенциалов нулевого заряда этих металлов.
Научная новизна.
1. Установлено наличие двух механизмов формирования анодных
пленок (логарифмического и параболического) на ТІ ,V, ЯЬ, Та
при потенциостатической и гальваноотатичеокой поляризации в спиртовых растворах перхлората лития; смена закона роста пленки происходит по достижении переходного времени Тп и критического потенциала Екр.
2. Описана связь кинетических и электрохимических парамет
ров роста окенцов: коэффициентов й и Ь , характеризувдих логари
фмический и параболический законы формирования пленок на Ті ,V,
ЯЬ, Та при потенциостатической поляризации; tg ікр, отвечающий
смене кинетического закона при гальваностатической поляризации;
q — , описывающего скорость распространения пленки по поверхности электрода; F, и других характеристик с природоП растворителя на основе индукционных констант Тафта.
-
Описана связь фото-э.д.с, коэффициентов стехнометрт-ности пленок, формирухвдихол на Ті,v , Rt, Та, концентраций дефектов кристаллических решеток окоядов, контактной разности потенциалов анодно окислявшихся металлов с природой спиртового растворителя и потенциалом.
-
Установлена взаимосвязь соотношения диффузионной п кинетической составляющих контроля процесса о природой среди и полл-'риэацией.
-
Рпервне показана взаимосвязь критических потенциалов пассивации ТІ ,V , ftt, То в спиргопнх растворах перхлората лития с их потенциалами нулевого заряда.
Практическое значение работы. Установленные закономерности изменения строения поверхности анодно окисленных металлов с природой растворителя, металла и потенциалом могут бить псполь-зованн пря прогнозировании анодного повеления переходных металлов и условий формирования их анодних пленок с заданиями свойствами.
Апробация рзботи. Материалы диссертации были прелстпвлеігн на Международном симпозиуме "Двойной слой и адсорбция на твердых электродах" (г. Тарту, 1991 г.); на Ш региональной конференции "Химики Северного Кавказа - народному хозяйотву" (г. Нальчик, 1991 г.); УН областной научно-технической конференции по коррозии и защите металлов в неполных и сметанных рястгорителях (г. Тамбов, 1991 г.); УП Пермской конференции "Коррозия и защита металлов" (г. Пермь, 1990 г.).
Публикации. Но результатам исследования опубликовано 3 ота-тьи, 5 тезисов докладов ля Всесоюзных и международной копферен-циях.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и библиографии. В первой главе проведен анализ литературных данных по анодному поиеденню и кинетике формирования оксидных пленок на некоторых переходных металлах и строению границы раздела Me,Ox/L . Вторая глава посвящена описанию объектов и методов проведенного исследования. В третьей главе представлены полученные результаты и их обсуждение. Диссертация изложена на 168 страницах машинописного текста, содержит 67 рисунков и 22 таблицы.
