ИСТИНА

Пористые покрытия из анодного оксида алюминия используются в различных областях, включая строительство, машиностроение, транспорт и энергетику. Обработка поверхности алюминия составляет около 15% от всей промышленности, связанной с обработкой поверхности различных материалов. Несмотря на существование гостированных методов получения покрытий из анодного оксида алюминия, в научных кругах данный материал не перестаёт быть объектом многочисленных дискуссий, что связано с отсутствием общепринятого механизма роста пористой оксидной пленки, способного объяснить экспериментально наблюдаемые явления. В частности, до сих пор не ясна природа четкой границы между загрязненным примесями из электролита и чистым слоями оксида алюминия в структуре стенок пор. Установлено, что диаметр пор и расстояние между ними линейно связаны с толщиной барьерного слоя – сплошного оксидного слоя, формирующегося на поверхности алюминия и отделяющего металл от электролита. Следовательно, барьерный слой играет важную роль в процессе роста пористых пленок, и его исследование необходимо для более глубокого понимания процессов, приводящих к росту пористой структуры с ориентированными каналами. В настоящем исследовании для in situ изучения свойств барьерного слоя в процессе анодирования алюминия будет применена высоковольтная спектроскопия электрохимического импеданса. Для корректной интерпретации данных пористые плёнки будут исследованы также методами спектроскопии электрохимического импеданса при потенциале разомкнутой цепи, оптической спектроскопии и растровой электронной микроскопии. Совокупность экспериментальных данных позволит определить электронные и оптические свойства пористого и барьерного слоёв анодного оксида алюминия, изучить их зависимость от режима анодирования и уточнить механизм роста анодного оксида алюминия.

Porous films of anodic aluminium oxide are used in different fields, including building industry, machinery manufacturing, transport and energetics. Application scale of anodization technique is cosmic. Aluminium surface processing make up about 15% of metal surface processing industry. In the scientific community anodic aluminium oxide keeps being the object of numerous discussions that is due to absence of commonly accepted mechanism of the growth of porous oxide film which can explain experimentally observed phenomena. Particularly, nature of sharp border between polluted by electrolyte inclusions and pure oxide layer in the structure of pore walls. Empirical fact that pore diameter and interpore distance linearly depend on the thickness of barrier layer. It is compact oxide layer which forms on the surface of aluminium and divide it from electrolyte. Consequently, barrier layer make a figure in the process of porous film growth and its study is essential for deeper understanding of processes leading to the formation of structure with oriented channels. In the present research high-voltage electrochemical impedance spectroscopy will be used for studying barrier layer in situ during aluminium anodization. For consistent analysis of data porous films formed under different anodization conditions will be investigated by electrochemical impedance spectroscopy under open circuit potential, optical spectroscopy and scanning electron microscopy. Complex of these methods will allow to determine electrochemical and optical properties of porous and barrier layers of anodic aluminium oxide, to study their dependence on anodization regime and to refine mechanism of porous anodic aluminium oxide growth.

Анализ хроноамперограмм анодирования алюминия в различных кислотах при разных температурах и напряжениях даст возможность расчёта энергии активации процесса в зависимости от условий анодирования. Эта величина будет в дальнейшем использована при определении лимитирующей стадии анодного окисления алюминия. В результате анализа оптических спектров отражения пористых плёнок будут определены диэлектрические проницаемости пористого и барьерного слоёв и их зависимость от условий получения плёнки. На основе этих данных будет разработана неразрушающая методика определения толщины пористого и барьерного слоёв, что представляет большую значимость с прикладной точки зрения. В ходе исследований для анализа толщины барьерного слоя будет адоптирована методика спектроскопии электрохимического импеданса, также являющаяся неразрушающим методом исследования, применение которого возможно в конфигурации электрохимической ячейки для анодирования. В результате интерпретации электронных спектров будут определены транспортные свойства оксида алюминия и их зависимость от режима анодирования, установлены электронные свойства и их связь с оптическими свойствами барьерного слоя анодного оксида алюминия. С помощью растровой электронной микроскопии будет охарактеризована морфология пористых плёнок, полученных в разных режимах анодирования. Безусловным преимуществом данного метода является прямое исследование объекта, что позволит установить корректность данных, получаемых методами СЭИ и оптической спектроскопии. Статистический анализ микрофотографий позволит описать степень упорядочения пор в исследуемых образцах на количественном уровне. В целом, в ходе 1 этапа планируется адаптация неразрушающих методов исследования для аттестации пористых плёнок анодного оксида алюминия, точное определения параметров пористой структуры и барьерного слоя ex situ и анализ зависимости данных параметров от условий анодирования для уточнения механизмов роста пористой плёнки и самоорганизации её пористой структуры.