文摘
据报道,孔的大小和形状取决于贱金属的结构,电解质的类型,和阳极氧化过程的条件。介绍薄2O3硬质阳极氧化条件下氧化层形成在盘子里在aw - 5251铝合金制成的。陶瓷层的氧化进行了40 - 80分钟的三分量的SAS电解质(酸的水溶液:硫酸33 ml / l,己二67 g / l,草酸的30 g / l)在293 - 313 K温度,电流密度是200 - 400 / m2。提出了被扫描显微镜图像。计算机的二进制图像分析层显示不同形状的孔。陶瓷的结构2O3层是决定机械性能的主要因素之一。specimen-oxide涂料层的耐磨性取决于孔隙度、形态,陶瓷层表面的粗糙度。一个3 d氧化物涂层模型,基于图像的计算机分析扫描电子显微镜(飞利浦XL 30整体/ EDAX)。
1。介绍
纳米技术是一种新的研究方法,指的是理解和改善物质在纳米尺度上的属性。在这样的一个维度,显示了完全不同的问题,常常令人惊讶的属性,因此传统的科学和技术学科之间的界限却变得模糊不清。阳极氧化转换涂料在电沉积过程中获得的各种纳米结构的组件,如光子晶体、超材料,微量元素。它们也可以被用作生产矩阵纳米管或纳米线1- - - - - -4]。
大量的理论文献中,处理结构,形成机制和形成的2O3涂料、结果分析的微观图像和涂料的物理化学性质。第一作者的2O3涂层形成理论是Csokan [5]。它说,在阳极氧化过程的开始,氧原子或电解质离子吸附或化学吸附到活动网站(缺陷、缺陷和晶界)在铝表面。然后形成氧化层的核。垂直氧化物增长远低于在核的边缘,因此横向发展,铝氧化物覆盖整个表面。当地的氧化层的化学溶解性的差异和结构变形由不同国家的能源直接负责孔隙的形成。凯勒,猎人和罗宾逊(KHR)的作者(6),扩展Csokan的理论。在他们看来初的硬质阳极氧化过程中,创建高度有序的齐次阳极氧化障碍。当前应用的兴起原因进一步氧化多孔层。通过电流增加电解液的局部温度,因此氧化溶解增强氧化层中的孔隙和当前的故障形式。阳极结构表现出六角排列的细胞来源于毛孔是因为现有的趋势呈球形分布的潜在的和当前的孔隙。势垒层厚度和孔隙和细胞尺寸取决于电压硬阳极氧化过程中,类型的电解质,其成分、温度和流程。KHR涂料成立在120伏4%磷酸电解液和温度297 K(图151(一))[6]。
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氧化层结构形成理论的另一个作者Sulka [7]。他代表示意图氧化层由硬质阳极氧化的closed-packed数组六角排列细胞包含在每个单元中心孔(图1 (b))。在他看来,氧化层的增长发生在金属和氧化物界面孔隙底部和涉及既存的转换,天然膜表面到barrier-type膜和进一步氧化多孔层。多孔氧化物生长期间,薄和紧凑的阻挡层孔隙界面不断溶解由当地增加字段,和一个新的阻挡层的接口是重建。稳态增长导致圆柱形孔出现。纳米结构是由1 - 3步骤的硫酸阳极氧化电解液势15至25 V 274.15 - -283.15 K温度(11]。
Skoneczny提出的氧化物涂料层模型图所示1 (c)标志:(1)作用,(2)掺合料,(3)金属、阻挡层(4),(5)氧化膜、多孔层(6),(7)大孔隙,纤维直径(d)。模型获得的三分量的SAS电解质(酸的水溶液:硫酸33 ml / l,己二67 g / l,草酸的30 g / l)在293 K温度和电流密度的200 / m2由一层阻挡层直接相邻的金属和多孔上层。微孔隙形成的氧化铝纳米纤维联系的结果是另一个柱状结构的形成。一段孔隙有一个等边三角形形状,双方已经被一个弧圆截面形成。能量干扰氧化层和衬底材料的颗粒边界的局部腐蚀和混合物引起的大孔隙的形成12]。讨论的研究提出的模型是基于Skoneczny是因为它已经在类似条件下产生那些被用于实验。
阳极涂层生产铝应用于摩擦学增加硬度,以及提高耐磨性和耐蚀性。阳极氧化涂层的物理化学特性(AOC)的基础上确定考试的结构和形态,对摩擦学性能有决定性的影响。后者,在lubricant-free聚合物/层系统中,主要依赖于孔隙度、形态、和氧化层的表面粗糙度和衬底材料。电解质的类型有一个基本影响外观和使用,因此,氧化层的摩擦学性能。不同的酸或其混合物可以形成电解质。参数,如电流密度、阳极氧化时间、电解温度、电解液搅拌速度,和基材的类型是重要的。控制他们允许我们获得涂料使用预定义的属性(13]。形成的阶段2O3(图2)层可分为以下几点:阻挡层的形成,局部场分布表面波动造成的表面,通过层溶蚀孔隙的形成,稳定增长的层14,15]。
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从扫描显微镜图像分析的文献表明,氧化层的多个结构的表面形态,根据适用条件的形成通过阳极氧化(数字3(一个)- - - - - -3 (d))。
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基于计算机显微图像的分析,试图重现真正的表面形态2O3层在一个程序(SFO (2012) (16]。发达SFO 2012项目的想法是使它能够模拟氧化层的形态,2O3阳极氧化条件下,产生不同的困难。
2。层技术
EN aw - 5251铝合金的基础2O3层。在aw - 5251的化学成分如下:Mg, 1.9%;锰、0.26%;是的,0.2%;铁、0.32%;铜、0.05%;锌、0.01%;Cr, 0.02%;Ti, 0.02%;艾尔,97.2%。 It was chosen because of its good mechanical properties and a scanty content of admixtures of other elements, which facilitated the formation of the oxide layer. Coatings were produced in the anodizing system on rolled sheet metal strips of an area of 1 × 10−3米2和厚度的4×10−3m。
氧化过程前,样品的表面蚀刻在5% KOH溶液和接下来,为了扭转腐蚀反应,10% HNO废料3解决方案。蒸馏水是用于清洗后蚀刻和镀锡过程。准备好样品表面氧化在SAS解决方案进行下面的酸:硫酸33 ml / l,己二67 g / l,草酸的30 g / l。电解液的温度是293 - 313 K,电流密度是200 - 400 / m2和氧化时间是40 - 80分钟。电解液是150 rpm的搅拌以恒定速率。个人的生产参数样本展示在表1。阳极处理参数的范围确定为三个层次:最少,中央和最大。最小和最大参数对应的边界值通常用于生产基地2O3层。
阳极氧化样品氧化层沉积(图4)在蒸馏水冲洗。
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3所示。结果与讨论
3.1。分析化学成分的基质和艾尔2O3层
分析化学成分进行的横向薄切片2O3层生产的铝合金三分量的电解质为了证实并检查数量的元素的氧化层。结果表明,获得的氧化层包含自动(图56.8%的铝和43.2%的氧气5)。
由于化学计量计算,它的化学成分应包括52岁,92%的铝和47岁,08%的氧气。
3.2。ImageJ的计算机分析程序
检查铝2O3层的形态和结构从扫描电镜图像,计算机图像分析ImageJ项目(v1.46)使用(数据6和7)。应用程序允许处理实际图像及其碎片和执行分析图像形态学的氧化层。
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4所示。计算
4.1。分析解决方案
使用三角形镌刻成一圈的属性,属性的圈子里,他们彼此之间的相互位置,和平坦的特性角度,以及利用三角形的三角函数的变换,分析提出了解决方案。
分析解决方案是用c++语言实现的,这是程序代码的结果。
根据Skoneczny的理论(17),可能的纤维取向在发明者程序(数据建模8(一个)- - - - - -8 (d))。Feret纳米孔的直径如下:三角形的,50 nm, rhombus-shaped, 82海里,五边形,132 nm,六角型,180海里。
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基于结构和形态学的图像2O3层的氧化物涂层的外观和结构。的柱状模型创建涂料使用CAD(图9)[8]。
4.2。2012年,英国重大欺诈案件调查局的算法和功能的计算机程序
这个项目是根据程序算法:(1)目的:模拟涂层的形貌和优化其设计阶段的表面形貌(2)数据:类型的纤维取向和计算机分析,扫描电镜图像(3)问题:项目建筑的结构氧化物涂层(4)问题分析:编程纤维组织和他们的方向,一个数学研究和实现的数据,对象和类(5)结果:应用程序模拟涂层纤维取向
的操作程序以纤维组织的绘画从0.0点位于结果窗口的左上角。绘图面积是1000×500 px。组织使用的程序执行一个随机分布的数学预测事件通过蒙特卡罗方法。它吸引的纳米孔组在一个三角形的形状,五角大楼或六边形。一群四边形纳米孔从五角大楼和六边形创建组。图像分析显示,705年完成纤维形成的对象2O3涂层的工作程序的屏幕。应用程序的操作的结果是该图像的氧化物涂层形貌(数字10 ()- - - - - -10 (c))。
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在表2,纳米孔的大小的比较测量获得旧金山和显微镜。测量了样品b .在计算机程序计算结果的准确性从样本的统计偏差和不超过几个百分点。
纳米孔的表面测量是利用计算机图像分析ImageJ项目。应用程序允许二值化、分组和表面积计算的对象的图像分析。测量典型示例所示b .毛孔的大小和形状取决于基质金属结构、电解质的类型,进行阳极氧化过程的条件。纳米孔的氧化铝纤维彼此联系的结果,以及他们的安排和增长,形成没有能量干涉的情况下在一个完美的柱状结构。孔的横截面的形状在这种情况下一个等边三角形的边是覆盖着一个纤维由一段弧。纤维的结构创建大孔隙建模。大孔隙的形成由于转换的能量干扰基质结构氧化物涂层,他们把菱形的形状,一个四边形,五角大楼或六边形。从组合获得的外观形态提出了各种纳米孔和微孔隙(图10 (b))。
5。结论
表面的几何结构是最重要的属性之一2O3涂层的影响,在很大程度上,其摩擦学的nonlubricated滑动系统的特点。
拟议中的氧化物涂层的形态建立的计算机模型,英国重大欺诈案件调查局2012项目试图重建真实系统的计算机程序,以更好地理解和说明研究问题可能的解决方案。模拟使用数学模型编写的计算机程序的形式。实际系统的模型是一个简化版本,以一种近似的方式说明了持续的过程。假设的概念模型包括许多减少检查的问题和真正的区域分析简化同行中可接受的环境建模与仿真的目的。
信息披露
文章的文摘是包括2013 ICMCTF海报展示会议总结:http://www.avs-ased.org/documents/ICMCTF_Program_2013.pdf。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。