NaOH体系中铍阳极氧化膜的制备及性能研究

来源 :第八届全国腐蚀大会暨第217场中国工程科技论坛 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lake_zhong
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  金属铍由于具有密度低,弹性模量高,热导率高,比热容高,以及热冲击下非常高的尺寸稳定性等一系列优点而常被用作结构材料,并在军事及航空航天领域受到了极高的重视.但因金属本身导电,湿热情况下易腐蚀脱落剧毒性氧化铍(BeO)粉末使其应用范围受到了严重制约.利用表面改性技术,提高铍的耐蚀绝缘性是一种最简单、最直接、最有效的方法.研究表明,虽然金属铍化学性质活泼,但在其表面能迅速生成一层约100 A的致密氧化铍薄膜,而BeO是一种绝缘材料,通过增加氧化层的厚度就能够使铍具有绝缘性,并且阻止金属基体的进一步氧化、腐蚀.阳极氧化技术是制备与基底具有优良结合力的BeO的方法之一.该方法具有生产工艺简单、一次性成膜面积大、生产设备投资少、加工成本低等优点,是有色轻金属最基本、应用最广泛的一种表面处理方法.阳极氧化可通过调整电解液组分和改变工艺参数控制薄膜的厚度和结构,制备的薄膜表面光滑、致密,薄膜成分接近化学计量比,生成的氧化膜具有良好的耐蚀性及电绝缘性,是制备介质膜的最佳选择.当前,铍的阳极氧化体系较单一,而且缺乏较系统的研究,主要的研究体系是CrO3+HNO3体系,但是铬酸是一种强致癌物质,对环境污染大.针对当前日益增加的铍材使用量,开发一种无毒稳定的阳极氧化体系显得尤为迫切.本文选取氢氧化钠作为电解液,分别研究了室温下NaOH浓度与电流密度对阳极氧化成膜的影响,通过电压随时间变化曲线及高倍数的SEM分析,获得了室温下,NaOH溶液体系中适合工业生产的多孔阳极氧化膜的稳定成膜工艺条件,制备出了均匀且绝缘性能好的多孔型阳极氧化膜.研究发现:电流密度在100mA/cm2下,NaOH溶液浓度为3-7 mol/L的较大浓度范围内都能生成均匀的阳极氧化膜,阳极氧化时间为20min时,制得的薄膜厚度约为2.8μm,绝缘性能测试表明,125V下绝缘性大于250MΩ;在5 mol/L NaOH浓度中,阳极氧化20min,改变电流密度,在电流密度50-150mA/cm2范围内,阳极氧化膜随电流密度增加而线性增加.通过XRD及XPS分析,生成的阳极氧化膜为晶态的氧化铍.SEM观察表明,与铝的多孔膜不同的是,铍的阳极氧化膜孔并非高度有序化排列,孔径为40-70μm.阳极氧化后的铍暴露在95℃的湿热腐蚀环境中15天,100倍体视显微镜下无明显腐蚀点.
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