堿處理對(duì)鈦氧膜表面能的影響畢業(yè)論文-免費(fèi)閱讀
【正文】 5）通過(guò)比較不同堿處理時(shí)間下的鈦氧膜樣品的表面能，發(fā)現(xiàn)隨著處理時(shí)間的增加，樣品的表面能有一定的增加，但是增加的量不大，并且處理時(shí)間為120分鐘樣品的表面能甚至還有所減??；但是表面能的極性分量與色散分量之比卻隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。下圖33為表面能的極性分量與色散分量之間關(guān)系。圖31為樣品與蒸餾水的接觸角與處理時(shí)間的關(guān)系。表23給出了實(shí)驗(yàn)中所用四種檢測(cè)液體的表面能參數(shù)。將一滴液體滴在固體表面上，因?yàn)橐瓜到y(tǒng)的能量最低，故液體表面會(huì)自動(dòng)收縮。將其中兩塊樣品做參照組，另外八塊鈦片平均分成四組，分別在50ml的10mol/L的NaOH溶液中處理30分鐘、60分鐘、90分鐘、120分鐘；將處理后的樣品用去離子水超聲清洗30分鐘，并將樣品放于烘箱中干燥2小時(shí)；最后用金相顯微鏡（放大倍數(shù)400倍）拍攝樣品表面的形貌（如圖23所示），觀察其表面的結(jié)構(gòu)及樣品缺陷。 本文的研究意義本文的研究意義在于：利用微弧氧化的方法制備鈦氧膜，再用躺滴法計(jì)算鈦氧膜的表面能；再比較不同處理時(shí)間下，鈦氧膜的表面能的大小，以探究堿處理工藝對(duì)鈦氧膜表面能的影響。用電子天平稱(chēng)取適量分析純NaOH固體，將其溶解在雙蒸水中，配制成所需濃度的NaOH溶液。其基本原理是：用能量為100KeV量級(jí)的離子束入射到材料中去, 離子束與材料中的原子或分子將發(fā)生一系列物理的和化學(xué)的相互作用, 入射離子逐漸損失能量，最后停留在材料中，并引起材料表面成分、結(jié)構(gòu)以及性能發(fā)生變化, 從而優(yōu)化材料表面性能，或獲得某些新的優(yōu)異性能?，F(xiàn)在將微弧氧化膜的優(yōu)越性能總結(jié)如下：① 孔隙率低，從而提高了膜層的耐腐蝕和絕緣性能；② 含高溫轉(zhuǎn)變相，使膜層硬度高，耐磨性好；③ 氧化層從基體上生長(zhǎng)，因此與基體結(jié)合緊密，不易脫落；④ 能在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工件內(nèi)外表面生成均勻膜層，擴(kuò)大了微弧氧化的適用范圍；⑤ 氧化層厚度易于控制，最大厚度達(dá)到200300μm提高了微弧氧化的可操作性；⑥ 處理效率高，一般硬質(zhì)陽(yáng)極氧化獲得50μm左右的膜層需12h，而微弧氧化只需1030min；⑦ 操作簡(jiǎn)單，不需要真空或低溫條件，前處理工序少，性能價(jià)格比高，適宜于自動(dòng)化生產(chǎn)；⑧ 通過(guò)改變工藝條件和調(diào)節(jié)溶液來(lái)實(shí)現(xiàn)膜層的功能設(shè)計(jì)。電子電流隨電子雪崩的出現(xiàn)而增大，從而引起氧化膜絕緣性能的破壞，產(chǎn)生電擊穿。因此，很容易聯(lián)想到電擊穿是由于離子電流的作用產(chǎn)生的。①微弧氧化中的物理化學(xué)過(guò)程Yerokhin等［17］認(rèn)為：在電解液中，由于有兩個(gè)電極的存在，通電后，將伴隨著大量的電解過(guò)程發(fā)生，尤其是在陽(yáng)極表面會(huì)產(chǎn)生大量的氧氣，該過(guò)程可以導(dǎo)致陽(yáng)極表面的金屬溶解或者在其表面形成金屬氧化物，這主要取決于電解液對(duì)陽(yáng)極金屬的活性度，與此同時(shí)，在陰極表面將釋放大量的氫氣，并伴隨著陽(yáng)離子的減少。微弧氧化包括以下幾個(gè)基本過(guò)程：空間電荷在氧化物基體中形成；在氧化物孔中產(chǎn)生氣體放電；膜層材料的局部融化；熱擴(kuò)散、膠體微粒的沉積；帶負(fù)電的膠體微粒遷移進(jìn)入放電通道；等離子體化學(xué)與熱化學(xué)反應(yīng)。采用溶膠凝膠法制備鈦氧膜的基本步驟是,先將前驅(qū)體溶于有機(jī)溶劑中，加入蒸餾水使前驅(qū)體水解形成溶膠。這樣二次電子到達(dá)陽(yáng)極的路程大大地增加了，碰撞氣體并使氣體電離的幾率也增加了，因此二次電子的第一個(gè)作用也就大大地提高了，而二次電子在經(jīng)過(guò)多次碰撞后本身的能量已基本耗盡，對(duì)基片的撞擊作用也就明顯地減少了。 非平衡磁控濺射法磁控濺射是上世紀(jì)七十年代后期發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)的工藝技術(shù)，利用了交叉磁場(chǎng)對(duì)二次電子的約束作用，大大提高了二次電子與工作氣體的碰撞幾率。圖12 金紅石型晶體結(jié)構(gòu)圖［5］銳鈦礦型氧化鈦氧離子作立方最緊密堆積，鈦離子位于八面體的空隙中，其配位數(shù)為6。（金紅石相）、（銳鈦礦相）。近年來(lái)的研究表明鈦氧膜不僅在電子學(xué)、光電子學(xué)、太陽(yáng)能利用、傳感器、光潔凈等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用，而且在迅猛發(fā)展的生物醫(yī)學(xué)材料中也扮演著重要的角色。關(guān)鍵詞：鈦氧膜；堿處理；微弧氧化；表面能AbstractIn recent years, titanium and its alloys are wildly used in medical, electric and optical fields. Many researches about titanium and its alloys have been developed. It is found that its many outstanding performances are related with one kind of oxide film on its surface. There are many kinds of methods to prepare TiO films. In this paper，the method of microarc oxidation was used to prepare TiO films on the pure titanium substrate. And then the alkali treatment method was used to modify the surface of TiO films. By studying the surface energy of samples prepared under different alkalitreated time, it will be concluded that how the surface energy is influenced by the alkali treatment process. The results showed that the hydrophilicity of the samples of alkalitreated is significantly better than that of untreated samples. In addition, the surface energy of the alkalitreated is slightly larger than that of untreated, while the ratio of the dispersion ponent in its surface energy declined. Meanwhile，paring the surface energy of samples under different alkali treatment time, it is found that the contact angle between the samples and the test liquid shows a downward trend with the increase of alkalitreated time. On the other hand, though there is some increase in surface energy, the value is slight. Still the surface energy of the sample whose treatment time is 120 minutes decreased while the ratio of polar ponent to dispersion ponent of surface energy increased.keywords：TiO film；alkali treated；microarc oxidation；surface energy
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