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1、实验题目：钛金属防腐镀膜阳极氧化法班级：_姓名：_学号：_一、实验目的1.了解阳极氧化法金属镀膜的原理；2.了解致密膜的薄膜干涉原理及其结构色的形成规律；二、实验内容1.借助电化学阳极氧化反应在钛金属表面镀膜+-图1 阳极氧化反应装置示意图前处理：采用2000目的砂纸对钛金属片表面进行抛光处理；接着，相继在纯水、丙酮、去离子水中超声清洗处理；取出后，于室温环境下晾干。接着，将钛片按图1所示连接：钛金属作为阳极，铜片作为阴极，电极间距为1 cm。以0.9 mol/L的硫酸水溶液作为电解液，分别调节5 V、15 V、22 V和50 V的电压，进行3分钟的反应。反应得到的样品经去离子水充分清洗后，避
2、光晾干。反应过程中，Ti金属作为阳极，发生了如下反应：Ti + H2O - 4e TiO2 + H+。在电压的作用下，Ti金属表面形成了一层致密的TiO2薄膜层。2.镀膜的薄膜干涉原理及结构色形成规律钛金属表面的镀膜是厚度很薄的一层TiO2透明薄膜。当一束单色光射到一透明的TiO2薄膜上时，一部分在上表面反射，另一部分向薄膜内折射，再在下平面反射并通过薄膜上表面折回空气，如图2所示，这两部分光的光程差为（2b-a）。光程差为零，对应于镀膜的厚度为零。经镀膜上下两表面反射所得的光束的能量都是从入射光出来的。图2 致密TiO2膜的薄膜干涉示意图表1 不同的阳极氧化电压下镀膜样品的颜色干涉是如何产生
3、颜色的呢？牛顿研究了不同光程差间发生干涉形成的颜色，得到表1所示的光程差和薄膜干涉色（也叫结构色）。光程差小于100 nm时呈现黑色，随着光程差的增大，出现一系列的色彩。560 nm的光程差为一个序列，序末基本是带浅红的颜色，第四序后，人们通常只能看到浅绿和浅红的条纹。三、实验结果以0.9 mol/L的硫酸水溶液作为电解液，在不同的电压下，阳极氧化3分钟，金属颜色发生了变化，如表1所示。表2 不同的阳极氧化电压下镀膜样品的颜色阳极氧化电压 / V镀膜钛片的颜色5152250淡黄色紫红色蓝色淡黄色四、结果分析1.阳极氧化电压对镀膜厚度的影响答：稀硫酸电解液对TiO2的溶解程度较弱，当阳极氧化电压增大，镀膜的厚度增大；但过高的阳极氧化电压会造成镀膜击穿，形成微孔。2.阳极氧化电压对镀膜颜色的影响答：镀膜的Ti片呈现颜色，是因为表面生长了纳米级的TiO2膜层，该膜层使入射光与反射光形成光程差，产生薄膜干涉现象。在固定的电压值下，钛表面的TiO2膜层厚度固定，钛片呈现某固定的颜色；增大电压，因为膜层的厚度发生变化，光程差变化了，所以镀膜的钛片颜色发生变化。所以阳极氧化电压的改变，可以调节镀膜钛金属的颜色。必须“手写”之处：1、 班级|姓名|学号2、 表2；3、 结果分析。
