Технические науки/Обработка материалов в машиностроении

Аспирант Гравин А.А.

Тамбовский государственный технический университет, Россия

Изменение свойств электролита анодирования алюминия при добавлении углеродного нанодисерсного материала.

Одним из важных аспектов правильного проведения процесса нанесения модифицированного наноматериалом электрохимического покрытия является поддержание в заданном диапазоне концентрации УНТ «Таунит». Был разработан оптический метод измерения концентрации углеродного наноматериала «Таунит» в растворах электролитов [1]. Он основан на непрозрачности поликристаллического графита, а его реализация базируется на измерении оптической плотности и коэффициента пропускания жидкостных растворов и определении концентрации вещества по предварительно построенному градуировочному графику.

Для начала необходимо было определить рабочую длину волны прибора. При разных длинах волн производятся измерения оптической плотности исследуемого раствора в диапазоне длин волн прибора. Далее выбирается участок, где выполняются следующее условие: оптическая плотность имеет максимальную величину.В результате проведённых измерений было установлено, что значение рабочей длины волны соответствует 350 нм

Для использования данного метода при работе с электролитами оксидирования были проведены эксперименты и получены следующие результаты в виде графических зависимостей концентрации УНТ «Таунит» в электролите от его оптической плотности (рис.1).

Рис. 1. Зависимость концентрации УНТ «Таунит» в электролите анодирования от оптической плотности.

Зависимость концентрации УНТ «Таунит» в растворе электролита анодирования от оптической плотности (рис. 2.14) была аппроксимирована выражением:

(1)

Полученное выражение применимо для определения текущей концентрации и потребности добавления в раствор дополнительно наноматериала УНТ «Таунит». Производится измерение значения оптической плотности раствора; далее вычисляется значение текущей концентрации УНТ «Таунит» в электролите; делается вывод о необходимости добавления в электролит порошка УНТ «Таунит».

Нелинейность полученной зависимости можно объяснить, используя следующую гипотезу: при увеличении концентрации УНТ «Таунит» растёт коагуляция частиц наноматериала, частицы становятся более крупными и увеличивается их количество, что влияет на прозрачность раствора электролита нелинейно (в отличие от ситуации, когда увеличение количества не связано с ростом размера частиц). На рисунке 2 показано распределение УНТ «Таунит» в электролите анодирования, полученное с помощью анализатора размеров частиц Microsizer 201c. Изображены три кривые, каждая из которых соответствует концентрациям УНТ «Таунит» в электролите анодирования: 70 мгл, 100 мг/л, 200 мг/л. На первой кривой (концентрация 70 мг/л) показано максимальное количество (более 50%) частиц диаметром около 5 мкм. На второй кривой (концентрация 100 мг/л) показано максимальное количество (более 40%) частиц диаметром около 10 мкм. На третьей кривой (концентрация 200 мг/л) показано максимальное количество (более 30%) частиц диаметром чуть менее 30 мкм. Таким образом, с ростом концентрации максимум кривых распределения смещается в сторону увеличения диаметра частиц, что подтверждает рост коагуляции при увеличении концентрации УНТ «Таунит» в электролите.

Рисунок 2. Распределение частиц наноматериала «Таунит» в электролите анодирования при концентрациях 70, 100 и 200 мг/л.

Также проводилась оценка электропроводности по ГОСТ 2171-90 прибором «Мультитест КСЛ-101». При этом, было установлено, что электропроводность электролита анодирования алюминия нелинейно изменяется при добавлении различной концентрации наноматериала, что необходимо учитывать при разработке технологии нанесения модифицированных наноматериалом оксидных покрытий алюминия.

Литература:

1. Дьяков, И.А. Оптические методы измерения концентрации углеродного наноматериала «Таунит» в растворах электролитов / И. А. Дьяков, О. А. Кузнецова, А. Г. Ткачев, Литовка Ю.В. // Заводcкая лабоpатоpия. Диагноcтика матеpиалов. Том 79. №2 – 2013. – С.35 – 38.