脈沖電源，設置微弧氧化工藝參數(shù)為:電流密度0.25A/cm2，脈沖頻率150Hz，占空比85%，反應時間20min。反應結束后，取下Ti片，在蒸餾水中浸泡2小時后，烘干即可。
[0038]采用XRD測得該鐵電薄膜主要由BaxSru x)T1#P極少量四方相T1 2組成。其SEM圖如圖2(a)所示，表面散布有團狀物，致使薄膜表面凹凸不平，表面粗糙度值較大；微弧氧化孔洞分布不均，且孔徑較大、約為lum?2um。用RADIANT Precis1n Premier II系統(tǒng)測得薄膜電滯回線如圖3(a)所示，817V外加電場、20Hz頻率條件下，其剩余極化強度為
4.5 μ C/cm2 ;且電滯回線沒有閉合。
[0039]對比例2
[0040]本對比例除電解液組成和反應時間外，其余特征均與對比例1同。
[0041]所述電解液組成如下:以0.5mol/L Ba (OH) 2、0.5mol/L Sr (OH) 2和 0.05mol/LH)TA為溶質(zhì)，以去離子水為溶劑，配制1L電解液。
[0042]本對比例反應時間為15min。
[0043]采用XRD測得該鐵電薄膜主要由BaxSru x)Ti0#P四方相Ti02組成。EDTA的加入減緩了鈦與氧的反應速率，使氧化膜得以穩(wěn)定緩慢生長，從而使膜層更加致密均勻，同時也使得反應初期形成的1102薄膜殘留較多。其SEM圖如圖2(b)所示，薄膜平整致密，微弧氧化孔洞分布均勾，且孔洞尺寸約1微米，薄膜表面粗糙度值約0.408um。用RADIANT Precis1nPremier II系統(tǒng)測得薄膜電滯回線如圖3 (b)所示，700V外加電場、20Hz頻率條件下，其剩余極化強度約為12 μ C/cm2。
[0044]實施例1
[0045]在工業(yè)純鈦TA2上原位生長鈦酸鍶鋇鐵電薄膜，具體包括如下步驟:
[0046](1)試樣制備:將Ti板切割成40*20*2mm的基片，用180#至1000#砂紙對Ti基片進行逐級打磨，打磨至表面光亮、平滑。
[0047](2)試樣前期預處理:將打磨后的Ti片分別在丙酮和去離子水中清洗，吹干備用。
[0048](3)電解液配制:以 0.5mol/L Ba (OH) 2、0.5mol/L Sr (OH) 2和 0.02mol/L PVP 為溶質(zhì)，以去離子水為溶劑，配制1L電解液。配制好的電解液在磁力加熱攪拌器上攪拌30min、加熱溫度設置為60°C，轉速1500r/min。
[0049](4)鐵電薄膜制備:將經(jīng)過步驟(1)和(2)預處理的鈦片連接到陽極處，并置于步驟(3)的電解液中，處理溫度為室溫。啟動直流恒壓脈沖電源，設置微弧氧化參數(shù)為:電流密度0.5A/cm2，脈沖頻率150Hz，占空比80%，反應時間15min。反應結束后，取下Ti片，在蒸餾水中浸泡2小時后，烘干即可。
[0050]采用XRD測得該鐵電薄膜也主要由BaxSr(1 x)T1#P四方相T1 2組成，說明添加劑的加入對薄膜主要的物相構成無影響。其SEM圖如圖2(c)所示，薄膜平整致密，微弧氧化孔洞分布均勻，且孔洞尺寸細小、約幾百納米，薄膜表面粗糙度值約0.397um，微弧氧化孔洞直徑約300?600nm。PVP的加入增加了薄膜的彈性，減小了薄膜急劇收縮產(chǎn)生的內(nèi)應力，從而抑制了熱分解和結晶過程中孔洞和裂紋的產(chǎn)生，有利于薄膜平整性和致密性的提高，但同時也減緩了薄膜的生長速度，使得反應初期形成的1102薄膜殘留較多。用RADIANTPrecis1n Premier II系統(tǒng)測得薄膜電滯回線如圖3 (c)所示，其在700V外加電場、20Hz頻率條件下，剩余極化強度約為11 μ C/cm2。用AGILENT 4284A Precis1n LCR METER系統(tǒng)(測試信號為0.1V)測得該薄膜50Hz條件下介電常數(shù)為363.9，介電損耗為0.250。
[0051]實施例2
[0052]本實施例除電解液組成外，其余特征均與實施例1同。
[0053]所述電解液組成如下:以0.5mol/L Ba (OH) 2、0.5mol/L Sr (0Η) 2和 0.03mol/L PVP為溶質(zhì)，以去離子水為溶劑，配制1L電解液。
[0054]所得薄膜物相組成與表面形貌與實施例1類似，其SEM圖如圖2 (d)所示。薄膜表面粗糙度值約0.377um，微弧氧化孔洞直徑約300?800nm。用RADIANT Precis1n PremierII系統(tǒng)測得薄膜電滯回線如圖3(d)所示，250V外加電場、50Hz頻率條件下，其剩余極化強度約為 18 μ C/cm2。用 AGILENT 4284A Precis1n LCR METER 系統(tǒng)(測試信號為 0.1V)測得該薄膜ΙΚΗζ條件下介電常數(shù)為280.2，介電損耗為0.048。
[0055]實施例3
[0056]本實施例除電解液組成外，其余特征均與實施例1同。
[0057]所述電解液組成如下:以0.5mol/L Ba (OH) ^0.5mol/L Sr(0H)jP0.04mol/L PVP為溶質(zhì)，以去離子水為溶劑，配制1L電解液。
[0058]所得薄膜物相組成與表面形貌與實施例1類似，其SEM圖如圖2 (e)所示。薄膜表面粗糙度值約0.303um，微弧氧化孔洞直徑約500?700nm。用RADIANT Precis1n PremierII系統(tǒng)測得薄膜電滯回線如圖3(e)所示，500V外加電場、20Hz頻率條件下，其剩余極化強度約為 15 μ C/cm2。用 AGILENT 4284A Precision LCRMETER 系統(tǒng)(測試信號為 O. IV)測得該薄膜IKHz條件下介電常數(shù)為530. 8，介電損耗為O. 195。
[0059]以上所述內(nèi)容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不是全部或唯一的實施方式，本領域普通技術人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.純鈦表面原位生長鈦酸鍶鋇鐵電薄膜的電解液，其特征在于，所述電解液的組成為: 氫氧化鋇或八水氫氧化鋇0.2mol/L?0.8mol/L 氫氧化鎖或八水氫氧化鎖0.2mol/L?0.8mol/L PVP0.01mol/L ?0.08mol/L 以及去離子水。2.根據(jù)權利要求1所述純鈦為工業(yè)純鈦TA1、TA2、TA3。3.應用權利要求1所述的電解液在純鈦表面制備鈦酸鍶鋇鐵電薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將純鈦片進行預處理。 (2)將預處理后的鈦片連接到陽極，并置于權利要求1所述的電解液中進行微弧氧化。反應5?20min后，鈦基體表面即形成10?15 μ m厚的鈦酸鍶鋇鐵電薄膜。 (3)將所得薄膜樣品置于蒸餾水中浸泡1?2小時，最后烘干。4.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述預處理為將切割成40*20*2mm尺寸大小的鈦基片表面經(jīng)180#至1000#砂紙逐級打磨光滑后，分別用丙酮和去離子水清洗，然后吹干備用。5.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，按不同Ba27Sr2+及PVP添加量配制電解液，且電解液配制過程中采用磁力攪拌器邊加熱邊攪拌，電解液設定溫度為50°C?60°C，攪拌速度設定為1200?1500r/min。6.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述微弧氧化工藝參數(shù)為:恒電壓模式，電流密度為0.25?0.75A/cm2，脈沖頻率為100?250Hz，占空比為70%?95%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微弧氧化技術制備高表面質(zhì)量鈦酸鍶鋇鐵電薄膜的電解液及工藝。電解液的組分和濃度為：氫氧化鋇或八水氫氧化鋇0.2mol/L～0.8mol/L、氫氧化鍶或八水氫氧化鍶0.2mol/L～0.8mol/L、PVP0.01mol/L～0.08mol/L。本發(fā)明能制備表面平整、致密，鐵電性能良好的鈦酸鍶鋇鐵電薄膜。且該薄膜制備工藝簡單，可在常溫下進行，無需后續(xù)熱處理，環(huán)保、無污染。
【IPC分類】C25D11/26
【公開號】CN105239132
【申請?zhí)枴緾N201510485788
【發(fā)明人】王敏, 李文芳
【申請人】廣東技術師范學院
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年8月5日