Како се титан може анодизирати?

Да ли сте се икада запитали како ваш накит или уређаји од титанијума добијају глатку, дуготрајну завршницу? Све је то могуће због интригантног електрохемијског процеса познатог као анодизација. Титанијум се може учинити отпорнијим на корозију, имати тврђу површину и бити обојен без употребе боја елоксирањем. Хајде да испитамо процедуре и специфичности због којих ова технологија функционише.

Титанијум је анодизован коришћењем низа пажљиво надгледаних процеса како би се гарантовао највиши квалитет и дуговечност. Поступак побољшава опште перформансе материјала, као и његов изглед и отпорност на хабање.

Важно је да задржите интересовање за елоксирање титанијума, посебно без обзира да ли размишљате о „уради сам“ пројектима или комерцијалној употреби.

Прикупљање свих потребних алата је неопходно пре него што започнете процес анодизације. Потребно је напајање које може да испоручи променљиви напон – обично између 0 и 120 волти. Потребан је и раствор електролита, који се обично прави од разблажене сумпорне киселине. Контејнер за раствор, титанијумска жица за катоду и титанијумски предмет који желите да анодизирате требало би да буду део подешавања.

Анодизација титанијума и легура титанијума се тренутно углавном обавља у киселом раствору. Параметри процеса и раствор анодне оксидације варирају, као и боја, дебљина и својства оксидног слоја који се производи.

Када филм анодне оксидације титанијума и легуре титанијума не може да испуни захтеве, главне технике су анодна оксидација оксалне киселине, пулсна анодна оксидација, анодна оксидација дебелог филма и анодна оксидација бојења. Поред тога, укључен је и анодни оксидациони филм од титанијума и легуре титанијума. Овде је дат увод у елоксирање у боји.

Кисеоник произведен на титанијумској аноди реагује са титанијумом да би се формирао оксидни филм, који се згушњава са напоном и повећава отпор оксидног филма на струјни ток када струја тече кроз титанијумску аноду суспендовану у електролиту. Одређени напон је у корелацији са одређеном дебљином оксидног филма, а боја оксидног филма варира како се згушњава.

Слично као код електролита, анодно бојење и галванизација не захтевају посебне услове. У водени раствор се може додати широк спектар водених раствора, укључујући 10% сумпорне киселине, 5% амонијум сулфата, 5% магнезијум сулфата, 1% тринатријум фосфата и, у хитним случајевима, бело вино. Уопштено говорећи, може се користити дестиловани водени раствор који садржи 3-5% по тежини тринатријум фосфата. Да би се постигле боје високог напона током процеса бојења, јони хлора не би требало да буду присутни у електролиту. Пошто високе температуре могу да покваре електролит и резултирају стварањем порозног оксидног филма, електролит треба чувати у хладном окружењу.

Када користите анодно бојење, површина катоде треба да одговара или прелази површину аноде. Пошто уметник често завари излазну струју катоде директно на металну копчу четке када је површина бојења веома мала, ограничење струје је кључно за анодно бојење. Ограничавање величине струје је важно како би се осигурало да се брзина анодне реакције, величина електроде и површина бојења поклапају, а не да се производе прекомерном струјом изазваном пуцањем оксидног филма и галванском корозијом.

Анодна оксидација је врста електрохемијског процеса који ствара оксидни филм на металу или легури. Када је раствор за облагање постављен и узорак је стављен у њега, анодна оксидација се одвија на површини узорка подешавањем напона или струје да би се створио оксидни филм. За титанијум и његове легуре, овај тип метала се може подесити да контролише концентрацију електролита, напон и јачину струје и време реакције, како би се створио скуп контролисаних дужина и пречника цеви у ТиО 2 наноцеви, што резултира нанозирање површине узорка. Ове цеви расту из базе узорка и блиско се комбинују са базом, експериментални принцип ТиО 2 наноцеви припремљених на површини титанијума и легура титанијума помоћу анодне оксидације је сажет у две главне важне реакције:

Ти + 2Х 2О=ТиО 2 + 4Х + + 4е (процес заправо укључује 2Х 2О → О 2 + 4е + 4Х + Ти + О 2 → ТиО 2)

ТиО 2 + 6Ф - + 4Х +=[ТиФ 6] 2- + 2Х 2О

Увидом у формулу реакције видљиво је да постоје два примарна реакциона процеса: процес стварања ТиО 2 и процес растварања ТиО 2. Процес растварања ТиО 2 је хемијска реакција, док се стварање ТиО 2 дешава у електрохемијско окружење. Циклус ова два догађаја на крају резултира производњом наноцеви. Формирање ТиО 2 наноцеви се може поделити у три стадијума на основу струје и времена, као што се види из криве густина-време струје током анодне оксидације на слици 1. Струја је такође важна у реакцији анодне оксидације.

Слика 1 Крива густина-време струје током процеса анодне оксидације

У првој фази формира се слој ТиО оксида; реакција је тек почела, отпор је мали, а ствара се велика струја; овај ТиО филм је генерисан слојем баријере ТиО филма; у другој фази, слој баријере који ствара прва фаза филма ТиО почиње да се раствара; при одређеној дебљини, струја у колу се постепено враћа у глатко стање, што указује на локализовано растварање ТиО филма и стварање бројних малих рупа; у трећој фази формирају се ТиО наноцеви, формиране у другој фази микропорозности узроковане високим и малим површинским потенцијалом узорка, електрично поље је више концентрисано у рупи ниског конкавног, тако да оксидација овај регион се убрзава реакцијом оксидације коју генерише Ти 4 заједно са реакцијом непрекидног кретања оксидног слоја, што доводи до тога да се оксидативни слој оксидног слоја раствара, а врх оксидног слоја нанопора раствара споро брзина, дно рупе потенцијалом изазваним оксидативним слојем оксидног слоја се раствара. Растварање оксидног слоја на врху нанопоре је споро, а растварање оксидног слоја на дну поре изазива електричним потенцијалом је брз, тако да првобитно створене мале микропоре настављају да се растварају и шире и постепено производе наноцеви.

Анодизирање титанијума има многе предности, од којих је једна могућност производње живих боја без потребе за бојама или бојама. Интерференција светлосних таласа који се одбијају од површине оксидног слоја и метала испод изазива нијансу. Можете да промените боју произведену контролисањем дебљине оксидног слоја мењањем напона обезбеђеног током процеса анодизације.

Слаби слојеви оксида и неуједначено обојење су уобичајени проблеми елоксирања. Ове проблеме често изазивају неадекватна припрема површине, контаминација електролитом или неправилна електрична струја. Одржавање уредног радног простора и стабилног напајања може помоћи у смањењу ових проблема.

Анодизација титанијума је кључна процедура како за комерцијалну тако и за кућну употребу, јер у великој мери побољшава отпорност метала и визуелну привлачност. Једноставно је добити јаку и живу завршну обраду са правим алатима и техником. Контактирајте ме на euros.yang@xuboti.com за више информација.

Погледај више