基于正交实验优化不锈钢表面纳米孔结构制备工艺

编号：FTJS07182

篇名：基于正交实验优化不锈钢表面纳米孔结构制备工艺

作者：周雄 胡广洪

关键词： 正交优化 不锈钢 纳米孔 阳极氧化 硝酸电解质 田口实验

机构： 上海交通大学

摘要： 目的通过正交实验优化不锈钢表面纳米孔制备工艺。方法通过田口实验方法设计正交试验优化工艺。采用含有氯化钠和硫脲的硝酸溶液阳极氧化制备纳米孔,在含有氯化钠、盐酸和硫酸的水溶液中进行扩孔处理。通过扫描电子显微镜、能谱仪对表面处理后的试样表面形貌和元素进行分析,应用软件统计SEM图片孔隙率,并将孔隙率作为响应指标,利用极差分析和方差分析研究阳极氧化工艺和扩孔时间对表面形貌及孔隙率的影响,并优化工艺参数。结果SEM照片和5个水平的均值表明,硝酸浓度的提高有利于提高孔隙率,较高的硫脲浓度有利于形成均匀有序的纳米孔结构,氯化钠浓度、氧化时间、氧化电压和扩孔时间对表面形貌和孔隙率影响不明显。元素分析表明,纳米孔的材料仍然是不锈钢,而不是金属氧化物。正交实验优化的工艺参数是:硝酸的体积浓度为90mL/L,硫脲的质量浓度为3.5g/L,氯化钠的质量浓度为20g/L,氧化时间为120s,氧化电压为5.0V,扩孔时间为50s。结论通过实验验证,优化后的工艺能够制备出表面较平整、孔隙率较高的纳米孔结构。