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1、實(shí)驗(yàn)題目:鈦金屬防腐鍍膜——陽極氧化法班級:______________姓名:_____________學(xué)號:________________一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解陽極氧化法金屬鍍膜的原理;2.了解致密膜的薄膜干涉原理及其結(jié)構(gòu)色的形成規(guī)律;二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.借助電化學(xué)陽極氧化反應(yīng)在鈦金屬表面鍍膜圖1陽極氧化反應(yīng)裝置示意圖前處理:采用2000目的砂紙對鈦金屬片表面進(jìn)行拋光處理;接著,相繼在純水、丙酮、去離子水中超聲清洗處理;取出后,于室溫環(huán)境
2、下晾干。接著,將鈦片按圖1所示連接:鈦金屬作為陽極,銅片作為陰極,電極間距為1cm。以0.9molL的硫酸水溶液作為電解液,分別調(diào)節(jié)5V、15V、22V和50V的電壓,進(jìn)行3分鐘的反應(yīng)。反應(yīng)得到的樣品經(jīng)去離子水充分清洗后,避光晾干。反應(yīng)過程中,Ti金屬作為陽極,發(fā)生了如下反應(yīng):TiH2O4e?TiO2H。在電壓的作用下,Ti金屬表面形成了一層致密的TiO2薄膜層。干涉是如何產(chǎn)生顏色的呢?牛頓研究了不同光程差間發(fā)生干涉形成的顏色,得到表1
3、所示的光程差和薄膜干涉色(也叫結(jié)構(gòu)色)。光程差小于100nm時(shí)呈現(xiàn)黑色,隨著光程差的增大,出現(xiàn)一系列的色彩。560nm的光程差為一個(gè)序列,序末基本是帶淺紅的顏色,第四序后,人們通常只能看到淺綠和淺紅的條紋。三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果以0.9molL的硫酸水溶液作為電解液,在不同的電壓下,陽極氧化3分鐘,金屬顏色發(fā)生了變化,如表1所示。表2不同的陽極氧化電壓下鍍膜樣品的顏色陽極氧化電壓V鍍膜鈦片的顏色5152250淡黃色紫紅色藍(lán)色淡黃色四、結(jié)果分析1.
4、陽極氧化電壓對鍍膜厚度的影響答:稀硫酸電解液對TiO2的溶解程度較弱,當(dāng)陽極氧化電壓增大,鍍膜的厚度增大;但過高的陽極氧化電壓會造成鍍膜擊穿,形成微孔。2.陽極氧化電壓對鍍膜顏色的影響答:鍍膜的Ti片呈現(xiàn)顏色,是因?yàn)楸砻嫔L了納米級的TiO2膜層,該膜層使入射光與反射光形成光程差,產(chǎn)生薄膜干涉現(xiàn)象。在固定的電壓值下,鈦表面的TiO2膜層厚度固定,鈦片呈現(xiàn)某固定的顏色;增大電壓,因?yàn)槟拥暮穸劝l(fā)生變化,光程差變化了,所以鍍膜的鈦片顏色發(fā)生
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