[发明专利]一种用于阳极氧化反应的系统与电解液

说明书

技术领域

本发明属于阳极氧化电解技术领域，涉及一种用于阳极氧化反应的系统与电解液。

背景技术

碳化硅（SiC）作为光学零件应用的研究始于上世纪70年代，由于具有机械硬度高、化学稳定性强、热稳定性好、表面质量高、比刚度大、热变形系数小、热膨胀系数小、尺寸稳定性好、光学可加工性好、抗辐照性能好等优点，在光学领域尤其是空间光学系统中得到广泛应用，其加工技术已经成为光学镜面加工领域的研究热点之一。按照制备工艺可以将常用的SiC材料分为4种：热压烧结SiC（HP-SiC）、常压烧结SiC（S-SiC）、反应烧结SiC（RB-SiC）和化学气相沉积SiC（CVD-SiC）。在这4种材料中，HP-SiC由于不能制成形状复杂的镜坯，其在光学系统中的应用受到限制。传统的S-SiC制备工艺复杂，材料收缩率大，所需设备成本十分昂贵，制约了其制备技术的发展。CVD-SiC材料虽然致密均匀，加工性能较好，但其制备速度非常缓慢，不能制备出形状复杂、结构轻量化的坯体，因此主要用在SiC镜体的表面改性上。利用RB-SiC可以直接制备出结构复杂、轻量化程度高的大尺寸镜坯而无需额外的轻量化加工，而且材料收缩率仅为1%-2%，是一种近净尺寸成型工艺，并且制造和加工成本较低，是适用性最强的SiC光学材料。

RB-SiC作为典型的难加工材料，首先是因为材料硬度大，导致加工去除效率低。RB-SiC的硬度次于金刚石，高于常用的抛光材料，导致其加工过程中材料去除效率低，尤其是在抛光阶段，由于不存在水解作用，其加工效率往往低于玻璃的十分之一。RB-SiC难加工还因为其构成组分多，导致加工表面质量差。RB-SiC的制备工艺是在陶瓷先驱体中反应活性的碳与熔融硅反应生成新的SiC，新的SiC原位结合先驱体中原有的SiC颗粒，多余的硅填充其间的气孔，在1500-1600℃条件下最终形成100%致密的RB-SiC坯体。由烧结制备工艺可知RB-SiC包含SiC和Si两相由于SiC相与Si相的物理和化学性质存在差异，直接加工RB-SiC难以获得满足光学应用要求的高质量表面。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种用于阳极氧化反应的系统与电解液，本发明设计的系统通过恒电位仪将电压加在铂网阴极和RB-SiC样片阳极之间，驱动电解液中的羟基OH^-向RB-SiC表面运动，将RB-SiC表面氧化，并在电压驱动下羟基OH^-穿过氧化层向RB-SiC内部运动继续氧化，实现氧化层厚度的不断增大。参比电极监测氧化表面附近区域的电势变化，并将其转化成电流数据，实现对氧化区域内氧化电流的实时监测。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种用于阳极氧化反应的系统，系统包括反应容器，反应容器连接恒电位仪，恒电位仪连接计算机；反应容器内盛有电解液，电解液中设置有铂网电极，铂网电极连接恒电位仪的辅助电极，恒电位仪的参比电极浸没在电解液中，恒电位仪的工作电极链接样品。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述反应容器下方安装有反应容器固定器。

前述样品通过样品固定器安装固定在反应容器的侧壁上，且样品与电解液可接触。

前述参比电极采用Ag或AgCl。

前述样品为RB-SiC。

进一步的，

本发明还提供一种用于阳极氧化反应的电解液,其特征在于，电解液的化学成分包括：双氧水、盐酸和纯水。

前述电解液中各组分含量按体积份数计为：纯水200份，浓度为30wt%的双氧水50份，以及浓度为35wt%的盐酸5份。

本发明的有益效果是：

本发明设计的系统通过恒电位仪将电压加在铂网阴极和RB-SiC样片阳极之间，驱动电解液中的羟基OH^-向RB-SiC表面运动，将RB-SiC表面氧化，并在电压驱动下羟基OH^-穿过氧化层向RB-SiC内部运动继续氧化，实现氧化层厚度的不断增大。参比电极监测氧化表面附近区域的电势变化，并将其转化成电流数据，实现对氧化区域内氧化电流的实时监测。