微弧氧化对钛阴极极板丝网印刷油墨层结合力的影响
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ｏ ｉ ｔｏ ｘｄａ ｉｎ
结合力的相互影响 ， 得出以下结论 ： １ 微弧氧化膜 网络状分布的孑 洞增加了油墨 ） Ｌ 层与氧化层的接触面积， 使油墨层在孔隙处产生机 械咬合 、 钉扎或锁扣结构 ， 结合紧密， 呈现出整体涂
微弧氧化对钛 阴极极板丝网印刷 油墨层结合 力的影响
王希靖 ，王海涛ｈ
（． １ 兰州理工大学 材料科学与工程学院， 甘肃 兰州 ７０５； ．唐山出入境检验检疫局 ， ３００ ２ 河北 唐 山 ０３０ ） ６００
摘要 ： 为提高钛 阴极极板 丝网印刷油墨层的结合力 ， 采用微 弧氧化技术在钛 阴极极板表面形成 一层致 密的氧化膜 ， 再在这层氧化膜上进行丝 网印刷 ， 最终得到具有氧 化层 基底 丝网印刷油 墨复合层 的阴极极板． 划痕 法对 复合膜 用 层的结合力进行测量 ， 结合 光学显微镜 ， 扫描 电镜和 Ｘ Ｄ分析 ， Ｒ 发现微 弧氧化膜 层的特殊结 构及 形貌特 征能有效 提高油 墨的结合 力， 延长钛 阴极极板 的使用寿命． 关键 词 ： 微弧氧化 ；丝网印刷 ； 结合力 ； 划痕
第 ３ ６卷 第 ２ 期 ２１ ００年 ４月
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报
Ｖｏ ． ６ １ ３ Ｎｏ ２ ． Ａｐ ． ０ ０ ｒ２ １
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＬ ｎ ｈ ｕＵｎｖ ｒ ｉ ｆ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒ ａ ａ ｚ ｏ ｉｅ ｓｔ ｏ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｙ Ｔｅ
文章编号 ：１７ －１６ ２ １ ）２Ｏ ２－３ ６３５ ９ （０ ０ ０－０ ６０
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第 ３ 卷 ６
时， 压头穿 透油 墨层 到达 氧化 层 ， 出现第 １ 拐 点． 个
不 明显． ５ 倍 的光学 显微 镜下 观察划 痕周 围也没 在 ０
由于氧化层的摩擦系数与油墨层的摩擦系数不 同， 因此图线在 ４ ．７ ８ ７ ５６ ￣５． ６ Ｎ保持另一个斜率 ， 随着 载荷的进一步加大 ， 当达到 ５．６Ｎ 以后图线 又出 ８７ 现 了第 ２ 个拐点 ， 压头穿透氧化层． 结合声信号 ， 在 ５ ．６Ｎ时声信号突然增强 ， ８７ 从另一方 面证 明了氧 化 层 已经 被破坏 ．
层 的协 和特性 ． ）微 弧 氧化 层 厚 度 均 匀 ， ２ 与钛 基 底 成 冶金结 合 ， 合 力 为 ５． ６ 大 于 油墨 层 与氧 化 结 ８ ７ Ｎ， 层 之 间 ４ ． 的结 合力 。 ）微 弧氧 化使 油 墨层 的 ５ ６Ｎ ３
５ ０ ４ ５ ４ Ｏ Ｚ ３ ５
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ｍｉｒ －ｒ ｘｄ ｔ ｎ ｃ ｅ ｎ ｐ ｉｔｎ ；ａ ｈ ｓｏ ｃ ｏａ ｃｏ ｉａ ｉ ；ｓｒ ｅ ｒｎ ｉ ｇ ｄ ｅ ｉｎ；ｓ ｒ ｔｈ ｔｓ ｏ ｃ ａｃ ｅ ｔ
丝网印刷技术在钛阴极极板上制备的油墨层结 构 致密均匀 、 镍扣 生长形 貌规 整 、 极板 绝缘层 漏 电点 数 目较低 ， 具有较好的镍扣电解生产适应性 ， 并已在 生产中得到应用［ ］但在使用多个周期后， １． 嵋 镍扣生 长周边覆盖的绝缘层出现松动剥落现象． 为解决这一问题 ， 结合微弧氧化技术的特点， 即 利用高电压高电流的作用在阳极区产生等离子微弧 放电， 阳极区局部温度达到 ２００℃左右［ ， ０ ４ 使原来 ］
＼
心
乏 里
避 ２ Ｏ
１ ５ ｌ ０
板
破坏方式 由剥落型转化为过渡型．
参考文献 ：
［］ 李永军 ， １ 于晓霞 ， 王希０ ６ ３ ［ ］ ２ ０—８１． １ １ １ ６ ３ Ｐ ．０ ７ —５ ０ Ｆ ］ 王希靖 ， ２ 王天字 ， 峰， 丝网镂 印技术 制备镍 扣极板绝缘 崔锦 等． 层的工 艺 口］ 兰州理工大学学报 ，０ ７ ３ （ ）３ —３ ． ２ ０ ，３ ３ ： １ ． ３
后的试样再进行丝网印刷 ， 其工艺条件［ ： ８ １ 用 Ｏ目 ］ 棉纶网板 ， 在刮墨刀角度 ４ 。刮墨速度 ２ ０ｍｍ ｓ ５、 ０ ／ 的条件下套印 ， 最后在 １０℃的干燥箱中烘干． ５ 使用 Ｊ Ｍ－７０ Ｓ ６０ Ｆ扫描 电子显微镜进行试样表
作者简介 ： 王希靖 （９ ６）男 ， １５ 一， 甘肃榆 中人 ， ， 教授 博导．
ｎｎ ｆｅｅ ｔｏ ｉｒ ｓ ｏ ｅａ ｄＸＲＤ ｎ ｌｓｓｗａ ｏ ｄ ｃｅ ｉ ｇｏ ｌｃｒ ｎｍ ｃ ｏ ｃ ｐ ｎ ａ ａｙ ｉ ｓｃ ｎ ｕ ｔｄ，ａｓ ．Ｆｉａｌ ，ｉ ｓｄ ｓｏ ｅ ｅ ｈ ｔ ｈ ｘ— ｌｏ ｎｌ ｙ ｔｗａ ｉｃ ｖ ｒｄ ｔ ａ ｅｏ ｉ ｔ ｄ ｔ ｎ ｆ ｍ ｔ ｐ ｃａ ｔｕ ｔ ｒ ｎ ｐ ｅ ｒ ｎ ｅｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉｓｃ ｕ ｄ ｅｆｃｉｅｙ ｅ ｈ ｎ ｅｔ ｅａ ｈ ｓｏ ｆ ａ ｉ ｉ ｗｉ ｓ ｅ ｉｌ ｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ ａ ｐ ａ ａ ｃ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｏ ｌ ｆｅ ｔ ｌ ｎ ａ ｃ ｈ ｄ ｅ ｉｎ ｏ ｏ ｌ ｈ ｓ ｖ ｐ ｉ ｔ ｇ ｉｋ，ｅ ｔｎ ｈ ｅｖｃ ｉ ｆｔ ｅｔ ａ ｉ ｍ ｅ ａ ｉｅｐ ｌ ｌｔ． ｒｎ ｉ ｎ ｎ ｘ ｅ ｄ ｔ ｅｓ ｒ ｉｅｌ ｅｏ ｈ ｉ ｎｕ ｎ ｇ ｔｖ ｏ ｅｐａ ｅ ｆ ｔ
有 经过 微弧 氧化直 接丝 网印刷 的油墨层 进行对 比．
１ 试验材料与方法
实 验所 用 材 料是 ，６ ４ 试样 经线 切 割加 工 ｒ ＡｌＶ， ｉ
后 ， 寸为 ２ ０ｍｍ ×２ ０ ｍｍ ×３ｍｉ． 尺 ０ ０ Ｄ 经过 砂 纸 －
打磨、 丙酮超声清洗、 干燥后进行微弧氧化． 实验 电 源是功率为 １０ｋ 的交流脉 冲电源， ２ ｗ 电解液为铝 酸盐 的 主 溶 液． 验 开 始 后 ， 电压 逐 渐 升 至 实 正
３ ０
Ｚ ２ ５
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板
３ 结论
采用 微弧 氧 化技 术 和丝 网印刷 技 术 ， 钛 合金 在 阴极 极板表 面制得 了 由氧化层 和油 墨层组成 的复合 层 ． 过研究 氧化层 与油 墨层 ， 通 氧化层 与基底 之间 的
载荷／ Ｎ
图 ３ 未经微弧氧化 的膜层划痕实验 图
ｏ ｎ ｐ ｃ ｉ ｎ ａ ａ ｔ ｅ ｆ ｓ ｅ ｔ ｎ ａ ｄ Ｑｕ ｒｎ ｉ ，Ｔａ ｓ ａ ６ ０ ０ Ｃ ｉａ Ｉ ｏ ｎ ｇ ｎ ｈ ｎ ０ ３ ０ ， ｈｎ ）
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中图分 类号 ： ＴＧ１４ ７ 文献标识码 ： Ａ
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的氧化物熔化， 生成一层硬度极高、 与基体结合强［、 ５ ］ 耐磨【、 ６ 耐腐蚀［的陶瓷质阳极氧化膜． ］ ］ 本实验首先
在在钛板上原位生长一层致密的微弧氧化膜 ， 然后 再丝网印刷油墨， 对复合层结合力进行测试 ， 并与没
收稿 日期 ：２０ － １１ ０ ９Ｉ －３
３ ０ 并持续到实验结束 ， ６ Ｖ， 利用冷却装置控制使整 个实验过程中电解液的温度低于 ５ Ｏ℃． 将微弧氧化
７． ７
没 有 经 过 微 弧 氧化 的 油 墨层 在 经 过 划 痕 实 验
时 ， 的破坏形式为剥落型． ５ 倍 的光学显微 膜层 在 ０ 镜下 观察实 验之 后 的划 痕形 貌 ， 墨 膜 层在 压 头 的 油 载荷下崩裂并成片脱落 ， 使得压头前方突然 出现空 隙， 以致摩擦力陡然降低． 脱落的膜层有可能堆积在 压头前方 ， 又使得在压头前进的过程中阻力陡增 ， 这 都使得摩擦力 曲线很不稳定 ， 表现在曲线上是起伏 很大 ， 如图 ３ 所示． 同时 ， 膜层在崩裂的过程 中对声 信号的影响也很大 ， 如图 ３中声信号变化很明显． 但 由于油墨层的崩裂脱落使得声信号测量临界点不准 确， 所以此时只能以摩擦力信号为判断依据． 经过微弧氧化 的复合层在经过划痕实验时 ， 膜
Ｗ ＡＮＧ Ｘｉｉｇ ． ＮＡＧ ｌ ａ ＇ｎ Ｗ ｊ Ｈａ— ｏ ’ ｔ
（ ．Ｃｏ ｌ ｆＭ ａｅ ｉｌ ｃｅ ｃ ｎ ｇｎ ｅｉ ｇ，ｌ ｚ ｏ ｉ．ｏ ｅ ，Ｌａ ｚ ｏｕ ７ ０ ５ １ ｌｅ ｏ ｔ ｒａｓＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ｇｅ ￣ｎ ｈ ｕＵｎｖ ｆ Ｔｅ ｋ ｎ ｈ ３ ０ ０，Ｃｈｎ ｉａ；２ ．Ｔａ ｇ ｈ ｎＩ ｏ ｔａ ｄＥｘ ｒ ｒａ ｎ ｓ ａ ｍｐ ｒ ｎ ｐ ｔＢｕ ｅ ｕ ｏ
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结合力的相互影响 ， 得出以下结论 ： １ 微弧氧化膜 网络状分布的孑 洞增加了油墨 ） Ｌ 层与氧化层的接触面积， 使油墨层在孔隙处产生机 械咬合 、 钉扎或锁扣结构 ， 结合紧密， 呈现出整体涂
微弧氧化对钛 阴极极板丝网印刷 油墨层结合 力的影响
王希靖 ，王海涛ｈ
（． １ 兰州理工大学 材料科学与工程学院， 甘肃 兰州 ７０５； ．唐山出入境检验检疫局 ， ３００ ２ 河北 唐 山 ０３０ ） ６００
摘要 ： 为提高钛 阴极极板 丝网印刷油墨层的结合力 ， 采用微 弧氧化技术在钛 阴极极板表面形成 一层致 密的氧化膜 ， 再在这层氧化膜上进行丝 网印刷 ， 最终得到具有氧 化层 基底 丝网印刷油 墨复合层 的阴极极板． 划痕 法对 复合膜 用 层的结合力进行测量 ， 结合 光学显微镜 ， 扫描 电镜和 Ｘ Ｄ分析 ， Ｒ 发现微 弧氧化膜 层的特殊结 构及 形貌特 征能有效 提高油 墨的结合 力， 延长钛 阴极极板 的使用寿命． 关键 词 ： 微弧氧化 ；丝网印刷 ； 结合力 ； 划痕
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文章编号 ：１７ －１６ ２ １ ）２Ｏ ２－３ ６３５ ９ （０ ０ ０－０ ６０
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时， 压头穿 透油 墨层 到达 氧化 层 ， 出现第 １ 拐 点． 个
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由于氧化层的摩擦系数与油墨层的摩擦系数不 同， 因此图线在 ４ ．７ ８ ７ ５６ ￣５． ６ Ｎ保持另一个斜率 ， 随着 载荷的进一步加大 ， 当达到 ５．６Ｎ 以后图线 又出 ８７ 现 了第 ２ 个拐点 ， 压头穿透氧化层． 结合声信号 ， 在 ５ ．６Ｎ时声信号突然增强 ， ８７ 从另一方 面证 明了氧 化 层 已经 被破坏 ．
层 的协 和特性 ． ）微 弧 氧化 层 厚 度 均 匀 ， ２ 与钛 基 底 成 冶金结 合 ， 合 力 为 ５． ６ 大 于 油墨 层 与氧 化 结 ８ ７ Ｎ， 层 之 间 ４ ． 的结 合力 。 ）微 弧氧 化使 油 墨层 的 ５ ６Ｎ ３
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参考文献 ：
［］ 李永军 ， １ 于晓霞 ， 王希０ ６ ３ ［ ］ ２ ０—８１． １ １ １ ６ ３ Ｐ ．０ ７ —５ ０ Ｆ ］ 王希靖 ， ２ 王天字 ， 峰， 丝网镂 印技术 制备镍 扣极板绝缘 崔锦 等． 层的工 艺 口］ 兰州理工大学学报 ，０ ７ ３ （ ）３ —３ ． ２ ０ ，３ ３ ： １ ． ３
后的试样再进行丝网印刷 ， 其工艺条件［ ： ８ １ 用 Ｏ目 ］ 棉纶网板 ， 在刮墨刀角度 ４ 。刮墨速度 ２ ０ｍｍ ｓ ５、 ０ ／ 的条件下套印 ， 最后在 １０℃的干燥箱中烘干． ５ 使用 Ｊ Ｍ－７０ Ｓ ６０ Ｆ扫描 电子显微镜进行试样表
作者简介 ： 王希靖 （９ ６）男 ， １５ 一， 甘肃榆 中人 ， ， 教授 博导．
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打磨、 丙酮超声清洗、 干燥后进行微弧氧化． 实验 电 源是功率为 １０ｋ 的交流脉 冲电源， ２ ｗ 电解液为铝 酸盐 的 主 溶 液． 验 开 始 后 ， 电压 逐 渐 升 至 实 正
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采用 微弧 氧 化技 术 和丝 网印刷 技 术 ， 钛 合金 在 阴极 极板表 面制得 了 由氧化层 和油 墨层组成 的复合 层 ． 过研究 氧化层 与油 墨层 ， 通 氧化层 与基底 之间 的
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图 ３ 未经微弧氧化 的膜层划痕实验 图
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的氧化物熔化， 生成一层硬度极高、 与基体结合强［、 ５ ］ 耐磨【、 ６ 耐腐蚀［的陶瓷质阳极氧化膜． ］ ］ 本实验首先
在在钛板上原位生长一层致密的微弧氧化膜 ， 然后 再丝网印刷油墨， 对复合层结合力进行测试 ， 并与没
收稿 日期 ：２０ － １１ ０ ９Ｉ －３
３ ０ 并持续到实验结束 ， ６ Ｖ， 利用冷却装置控制使整 个实验过程中电解液的温度低于 ５ Ｏ℃． 将微弧氧化
７． ７
没 有 经 过 微 弧 氧化 的 油 墨层 在 经 过 划 痕 实 验
时 ， 的破坏形式为剥落型． ５ 倍 的光学显微 膜层 在 ０ 镜下 观察实 验之 后 的划 痕形 貌 ， 墨 膜 层在 压 头 的 油 载荷下崩裂并成片脱落 ， 使得压头前方突然 出现空 隙， 以致摩擦力陡然降低． 脱落的膜层有可能堆积在 压头前方 ， 又使得在压头前进的过程中阻力陡增 ， 这 都使得摩擦力 曲线很不稳定 ， 表现在曲线上是起伏 很大 ， 如图 ３ 所示． 同时 ， 膜层在崩裂的过程 中对声 信号的影响也很大 ， 如图 ３中声信号变化很明显． 但 由于油墨层的崩裂脱落使得声信号测量临界点不准 确， 所以此时只能以摩擦力信号为判断依据． 经过微弧氧化 的复合层在经过划痕实验时 ， 膜
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