Анодное окисление сплава TI₆ AL₄V в растворах карбоновых кислот

Abstract

Представлены результаты исследования процессов электрохимического окисления титанового сплава Ti₆Al₄V в водных растворах тартратной, оксалатной и цитратной кислот. Формовочные зависимости типа U–f(τ), полученные при проведении окисления в гальваностатическом режиме, имеют линейную форму, что указывает на формирование малопористых оксидных пленок диэлектрического типа. Образованию пассивирующих оксидных пленок барьерного типа способствует незначительное травящее действие растворов карбоновых кислот, относящихся к слабым электролитам. Установлено, что изменение напряжения на ячейке, отражающей динамику образования оксидной пленки в виде формовочной зависимости, определяется анодной плотностью тока. Скорость нарастания напряжения на ячейке увеличивается с ростом плотности тока, что вытекает из увеличения скорости электрохимического окисления металла. Максимальная для этих условий толщина оксидной пленки определяется величиной конечного приложенного напряжения и не зависит от плотности тока, природы и концентрации электролита. Полученные данные объясняются тем, что формирование оксида в гальваностатическом режиме происходит при постоянном градиенте потенциала в оксидной пленке. Увеличение величины приложенного к ячейке напряжения приводит к пропорциональному росту максимальной толщины оксида, поскольку приводит к увеличению количества электричества и соответствующему ему увеличению массы окисленного металла вследствие анодной электрохимической реакции. Полученные данные позволяют утверждать, что выбор электролита и электрического режима процессов электрохимического оксидирования сплава Ti₆Al₄V должен основываться на результатах исследования функциональных и защитных оксидных свойств.

The research data of the processes of the electrochemical oxidation of the Ti₆Al₄V alloy in the solutions of tartaric, oxalic and citric acids have been given. The molding dependences of the type U–f(τ) that were obtained through the oxidation in the galvanostatic mode have a linear form and it is indicative of the formation of the low porosity oxide films of a dielectric type. The formation of the films of a barrier type is facilitated by a slight etching action of the solutions of carboxylic acids that are weak electrolytes. It was established that a change in the cell voltage that reflects the oxide film formation dynamics in the form of molding dependence is defined by the anode current density. The cell voltage rising rate is increased with an increase in the current density that follows from an increase in the rate of the electrochemical metal oxidation. A maximum thickness of oxide film for the given conditions is defined by the value of applied terminal voltage and it is not dependent on the current density, the electrolyte nature and its concentration. The obtained data are explained by that the formation of oxide in the galvanostatic mode occurs in the conditions of the availability of a constant potential gradient in the oxide film. An increase in the value of voltage applied to the cell conditions a proportional growth of a maximum oxide thickness, because it results in an increased quantity of electricity and appropriate increase in the mass of oxidized metal. The obtained data allow us to state that the choice of electrolyte and the electric mode of the processes of the electrochemical oxidation of the Ti₆Al₄V alloy should be based on the research data of the functional and protective properties of oxide coatings.