ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
22
поскольку диэлектрический слой окисла при этом непрерывно растет,
нужно все время увеличивать напряжение на электродах ячейки оксиди-
рования. Если этого не делать, а остановить процесс на каком-то заданном
значении напряжения, называемом обычно "напряжением формовки " U
ф
,
то напряженность поля падает и рост оксида быстро практически
прекращается. При этом его толщина оказывается пропорциональной
напряжению формирования:
X=α U
ф
, /6/
где коэффициент α для алюминия имеет величину порядка 12 - 14 А/В
2. Экспериментальная часть
Режим получения оксидных пленок в условиях , когда плотность
ионного тока строго постоянна в течение всего времени оксидирования,
получил название гальваностатический.
В случае, если постоянным поддерживается напряжение на электродах
ячейки оксидирования, режим называется потенциостатическим.
Работа выполняется для фольговых образцов алюминия марки А 99
толщиной 100 мкм и размером 2 см
×
2,5 см. Схема эксперимента пред-
ставлена на рис. 2. Она включает в себя регулируемый источник питания 1,
электрохимическую ячейку 2, образец 3, включаемый анодом, катод 4 из
чистого алюминия или коррозионностойкого проводника и прибора
контроля силы тока и напряжения.
Рис. 2. Блок - схема экспериментальной установки
Процесс оксидирования проводится в 4%-ном водном растворе борной
кислоты с добавками аммиака в количестве 2 мл на 1 литр раствора.
Задание 1. Определить предельное напряжение формирования /т. н.
"напряжение искрения"/.
Из расчета плотности тока 2,5 - 5,0 мА/см
2
проводить оксидирование
образцов в гальваностатическом режиме . По мере роста напряжения на
ячейке толщина окисной пленки возрастает и, наконец, достигает такого
значения, когда наступает явление локального пробоя оксида ,
наблюдаемое в виде искр по поверхности образца. В этот момент процесс
оксидирования прекращается, и напряжение на ячейке фик
сируется.
Измерения провести несколько раз с целью обеспечения достаточной
статистической точности , результаты занести в таблицу и провести их
статистическую обработку.
Задание 2. Изучить процесс оксидирования в гальваностатическом
режиме .
22
по ско льку ди эле ктр и че ски й сло й о ки сла пр и это м не пр е р ывно р а сте т,
нуж но все вр е мя уве ли чи ва ть на пр яж е ни е на эле ктр о да х яче йки о кси ди -
р о ва ни я. Если это го не де ла ть, а о ста но ви тьпр о це сс на ка ко м-то за да нно м
зна че ни и на пр яж е ни я, на зыва е мо м о б ычно "на пр яж е ни е м фо р мо вки " Uф,
то на пр яж е нно сть по ля па да е т и р о ст о кси да б ыстр о пр а кти че ски
пр е кр а щ а е тся. П р и это м е го то лщ и на о ка зыва е тся пр о по р ци о на льно й
на пр яж е ни ю фо р ми р о ва ни я:
X=α Uф , /6/
где ко эффи ци е нтα для а лю ми ни я и ме е тве ли чи ну по р ядка 12 - 14 А/В
2. Э к сперименталь ная часть
Ре ж и м по луче ни я о кси дных пле но к в усло ви ях , ко гда пло тно сть
и о нно го то ка стр о го по сто янна в те че ни е все го вр е ме ни о кси ди р о ва ни я,
по лучи л на зва ни е г аль вано с т ат ичес кий.
В случа е , е сли по сто янным по дде р ж и ва е тся на пр яж е ни е на эле ктр о да х
яче йки о кси ди р о ва ни я, р е ж и м на зыва е тся по т енц ио с т ат ичес ким.
Ра б о та выпо лняе тся для фо льго вых о б р а зцо в а лю ми ни я ма р ки А 99
то лщ и но й 100 мкм и р а зме р о м 2 см × 2,5 см. Сх е ма экспе р и ме нта пр е д-
ста вле на на р и с. 2. Она вклю ча е тв се б я р е гули р уе мый и сто чни к пи та ни я 1,
эле ктр о х и ми че скую яче йку 2, о б р а зе ц 3, вклю ча е мый а но до м, ка то д 4 и з
чи сто го а лю ми ни я и ли ко р р о зи о нно сто йко го пр о во дни ка и пр и б о р а
ко нтр о ля си лыто ка и на пр яж е ни я.
Р и с. 2. Б ло к - сх е ма экспе р и ме н та льн о й уста н о вки
П р о це сс о кси ди р о ва ни я пр о во ди тся в 4%-но м во дно м р а ство р е б о р но й
ки сло тыс до б а вка ми а мми а ка в ко ли че стве 2 мл на 1 ли тр р а ство р а .
Зад ание 1. Опр е де ли ть пр е де льно е на пр яж е ни е фо р ми р о ва ни я /т. н.
"на пр яж е ни е и скр е ни я"/.
И з р а сче та пло тно сти то ка 2,5 - 5,0 мА/см2 пр о во ди ть о кси ди р о ва ни е
о б р а зцо в в га льва но ста ти че ско м р е ж и ме . П о ме р е р о ста на пр яж е ни я на
яче йке то лщ и на о ки сно й пле нки во зр а ста е т и , на ко не ц, до сти га е т та ко го
зна че ни я, ко гда на ступа е т явле ни е ло ка льно го пр о б о я о кси да ,
на б лю да е мо е в ви де и скр по по ве р х но сти о б р а зца . В это тмо ме нтпр о це сс
о кси ди р о ва ни я пр е кр а щ а е тся, и на пр яж е ни е на яче йке фи кси р уе тся.
И зме р е ни я пр о ве сти не ско лько р а з с це лью о б е спе че ни я до ста то чно й
ста ти сти че ско й то чно сти , р е зульта ты за не сти в та б ли цу и пр о ве сти и х
ста ти сти че скую о б р а б о тку.
Зад ание 2. И зучи ть пр о це сс о кси ди р о ва ни я в га льва но ста ти че ско м
р е ж и ме .
