在Zn（H₂PO₄）₂電解液中,利用微弧氧化技術在AZ31鎂合金表面原位生長Mg O-Zn O熱控陶瓷薄膜,研究了電流密度對薄膜結構組成、結合強度和熱控性能的影響,以及紫外輻照作用下薄膜太陽吸收率的變化規(guī)律。結果表明:薄膜主要由Mg O、Zn O和非晶態(tài)物質組成,隨著電流密度增大,微孔數(shù)量逐漸減少而粗糙度逐步增大,其厚度、結合強度和發(fā)射率先增大后減小,而太陽吸收率則先減小后增大。電流密度9 A/dm²時所得薄膜的結合強度達到最大12.6 MPa,且熱控性能最佳,其發(fā)射率為0.872,太陽吸收率為0.363;且隨著紫外輻照時間延長,此薄膜太陽吸收率先升高而后趨于平緩。研究結果為制備良好結合強度和抗紫外輻照能力的低吸收高發(fā)射熱控薄膜提供技術支持。 

【文章來源】：無機材料學報. 2017,32(12)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

不同電流密度下制備薄膜的表面SEM照片

1294無機材料學報第32卷較小,表明放電通道所產生的高溫使其周圍的熔融物凝固減緩,驅動熔融物的融合燒結促使微孔有所封閉;而隨著電流密度進一步增大,表面弧光強度增大,過高能量密度火花致使熔融氧化物未能完全凝固,就在通道內過高的溫度作用下再次熔融,使得部分熔融氧化物被電解液溶解,且容易在薄弱區(qū)域形成弧光放電集中,引起局部燒蝕,不利于薄膜生長。不同電流密度下所得薄膜的截面照片,如圖2所示。薄膜內部也存在微孔,且電流密度對薄膜厚度的影響較大,隨著電流密度增大,厚度先增加后減校當電流密度為3A/dm2時,生成的薄膜厚度為圖1不同電流密度下制備薄膜的表面SEM照片F(xiàn)ig.1SEMimagesofcoatingsobtainedatdifferentcurrentdensities(a)3A/dm2;(b)6A/dm2;(c)9A/dm2;(d)12A/dm2圖2不同電流密度下所得薄膜的截面SEM照片F(xiàn)ig.2Sectionimagesofcoatingsobtainedatdifferentcurrentdensities(a)3A/dm2;(b)6A/dm2;(c)9A/dm2;(d)12A/dm221μm左右;當電流密度升至6A/dm2時,厚度增加至約34μm;而電流密度升至9A/dm2時,厚度達到約52μm;但是,當電流密度增大到12A/dm2時,厚度反而降低至約39μm�？梢�,在一定電流密度范圍內,高的電流密度有助于薄膜的生長,薄膜厚度與電流密度呈正比關系。過低電流密度,難以生成較厚薄膜。高的電流密度促使陽極表面氧化反應劇烈,產生較多的熔融氧化物并噴出放電通道,在冷溶液作用下不斷凝固和堆積在基體表面,從而提高薄膜生長速率。而過高的電流密度,增加了火花能量強度和密度,致使陽極表面產生的熱量過多,且其不易散失,造成熔融氧化物未能充分凝固,在電解液溶解和沖刷作用下,在氧化過程中薄膜容易被溶解,從而降低了其生長速率,并導致其表面粗糙度的增?

助于薄膜的生長,薄膜厚度與電流密度呈正比關系。過低電流密度,難以生成較厚薄膜。高的電流密度促使陽極表面氧化反應劇烈,產生較多的熔融氧化物并噴出放電通道,在冷溶液作用下不斷凝固和堆積在基體表面,從而提高薄膜生長速率。而過高的電流密度,增加了火花能量強度和密度,致使陽極表面產生的熱量過多,且其不易散失,造成熔融氧化物未能充分凝固,在電解液溶解和沖刷作用下,在氧化過程中薄膜容易被溶解,從而降低了其生長速率,并導致其表面粗糙度的增加。2.2薄膜的組成分析不同電流密度下所得薄膜的相組成分析結果如圖3所示,Mg衍射峰來自于基體。從圖3可以看出,在2=42.9處衍射峰源于MgO(200)晶面,與JCPDS標準卡片(45-0946)峰位相符;而在2=34.4處衍射峰,來源于纖鋅礦結構的六方ZnO(JCPDS36-1451),對應于ZnO(002)晶面特征峰,因而陶瓷薄膜主要由MgO和ZnO相所組成。隨著電流密度的增大,MgO和ZnO特征峰的衍射強度逐漸增強,高的能量密度致使陽極表面微弧放電所產生熱量增多,促使薄膜結晶度增大;且隨著陶瓷薄膜厚度增加,鎂合金基底的衍射峰強度降低。通過XPS技術進一步檢測陶瓷薄膜的化學組成和價態(tài),對電流密度為9A/dm2時所得薄膜進行XPS分析,從XPS全譜分析結果可知(圖4(a)),薄膜中存在Mg、O、Zn、Na、K和P六種元素,Mg元素來自于鎂合金基體,其他元素則來自于電解液。圖3不同電流密度下制備薄膜的XRD圖譜Fig.3XRDpatternsofcoatingspreparedatdifferentcurrentdensities

【參考文獻】：
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