Аннотация
УДК 541.138.2+621.0.147.7
DOI https://doi.org/10.52577/eom.2022.58.4.01
Экспериментальное исследование анодного растворения титана и его сплавов в широком интервале плотностей тока, в том числе импульсного (до 100 А/см2), при контроле гидродинамических условий и температуры поверхности в нитратных и хлоридных растворах показало, что процесс осуществляется посредством электрохимического образования анодной оксидной пленки (АОП), которая растворяется химически. Структура АОП – бислойная (две барьерные пленки: на границе с металлом и раствором). Ее модель – PDM-III (Point Defect Model). При определенных условиях возможно достижение стационарного состояния, при котором скорость роста пленки компенсируется скоростью ее химического растворения (при импульсной обработке). В этом случае имеет место 100% выход по току в расчете на ионизацию титана в степени окисления, равной 4. В условиях описываемых экспериментов при обработке постоянным током скорость электрохимического образования АОП превышает скорость ее химического растворения, что приводит к снижению выхода по току, который не превышает 75%. Вследствие температурной зависимости электросопротивления барьерной пленки на границе с раствором, определяющей ее толщину, выход по току растет при увеличении скорости потока электролита. При достижении термокинетической неустойчивости (ТКН) (тепловой взрыв, обусловленный наличием положительной обратной связи: скорость электрохимической реакции–поверхностная температура–скорость электрохимической реакции) АОП происходит взаимодействие компонентов электролита с поверхностью, свободной от пленки, следствием чего является «аномальное» анодное растворение с выходом по току, превышающим 100%. Независимо от природы электролита условия ТКН достигаются при ~ 1 А/cм2. Показано, что в нитратных растворах при определенных параметрах импульсной обработки (скважность 2, dc = 50%) скорость растворения, а при электрохимической размерной обработке скорость подачи катода–инструмента, может превышать скорость обработки постоянным током той же плотности более чем в 2 раза.
Ключевые слова: титан и его сплавы, электрохимическая размерная обработка, термокинетическая неустойчивость, анодная оксидная пленка, структура анодной оксидной пленки, высокоскоростное анодное растворение.