Як можна анодувати титан?

Чи замислювалися ви коли-небудь про те, як ваші титанові прикраси або гаджети набувають гладкість і довговічність? Усе це можливо завдяки інтригуючому електрохімічному процесу, відомому як анодування. Титан можна зробити більш стійким до корозії, мати твердішу поверхню та пофарбувати його без використання барвників шляхом анодування. Давайте розглянемо процедури та особливості, завдяки яким ця технологія працює.

Титан анодується за допомогою послідовності процесів, які ретельно контролюються, щоб гарантувати найвищу якість і довговічність. Процедура покращує загальні характеристики матеріалу, а також його зовнішній вигляд і стійкість до зношування.

Важливо підтримувати ваш інтерес до анодування титану, особливо якщо ви розглядаєте проекти «зроби сам» або комерційне використання.

Перед початком процесу анодування дуже важливо зібрати всі необхідні інструменти. Потрібне джерело живлення, яке може забезпечувати змінну напругу, як правило, від 0 до 120 вольт. Необхідний також розчин електроліту, який зазвичай виготовляється з розбавленої сірчаної кислоти. Контейнер для розчину, титановий дріт для катода та титановий об’єкт, який ви хочете анодувати, мають бути частиною установки.

Анодування титану та титанових сплавів в даний час в основному виконується в кислому розчині. Параметри процесу та розчин анодного окислення змінюються, як і колір, товщина та властивості утвореного оксидного шару.

Коли плівка анодного окислення титану та титанового сплаву не може відповідати вимогам, основними методами є анодне окислення щавлевою кислотою, імпульсне анодне окислення, анодне окислення товстої плівки та анодне окислення забарвлення. Крім того, бере участь плівка анодного окислення титану та титанового сплаву. Тут наведено вступ до кольорового анодування.

Кисень, що утворюється на титановому аноді, реагує з титаном, утворюючи оксидну плівку, яка потовщується під впливом напруги та збільшує опір оксидної плівки струму, коли струм проходить через титановий анод, зважений в електроліті. Конкретна напруга корелює з конкретною товщиною оксидної плівки, і колір оксидної плівки змінюється в міру її потовщення.

Подібно до електроліту, анодне фарбування та гальванічне покриття не потребують особливих умов. До водного розчину можна додати широкий спектр водних розчинів, у тому числі 10% сірчаної кислоти, 5% сульфату амонію, 5% сульфату магнію, 1% тринатрійфосфату та, в екстрених випадках, біле вино. Загалом можна використовувати дистильований водний розчин, що містить 3–5% за масою тринатрійфосфату. Щоб досягти високовольтних кольорів під час процесу фарбування, іони хлору не повинні бути присутніми в електроліті. Оскільки високі температури можуть погіршити електроліт і призвести до утворення пористої оксидної плівки, електроліт слід зберігати в прохолодному середовищі.

При використанні анодного фарбування площа катода повинна збігатися з площею анода або перевищувати її. Оскільки митець часто приварює вихідний струм катода безпосередньо до металевого затискача пензля, коли площа фарбування дуже мала, обмеження струму має вирішальне значення для анодного фарбування. Обмеження розміру струму є важливим для забезпечення відповідності швидкості анодної реакції, розміру електрода та площі забарвлення, а не через надмірний струм, викликаний розривом оксидної плівки та гальванічною корозією.

Анодне окислення - це тип електрохімічного процесу, який створює оксидну плівку на металі або сплаві. Після того, як розчин для покриття налаштовано та зразок поміщено в нього, на поверхні зразка відбувається анодне окислення шляхом регулювання напруги або струму для створення оксидної плівки. Для титану та його сплавів цей тип металу можна регулювати для контролю концентрації електроліту, величини напруги та струму, а також часу реакції, щоб створити набір керованих довжин і діаметрів трубок у нанотрубках TiO 2 , що призводить до нанорозміри поверхні зразка. Ці трубки ростуть із основи зразка та тісно поєднуються з основою, експериментальний принцип нанотрубок TiO 2 , виготовлених на поверхні титану та титанових сплавів за допомогою анодного окислення, узагальнено у двох основних важливих реакціях:

Ti + 2H 2O=TiO 2 + 4H + + 4e (фактично процес включає 2H 2O → O 2 + 4e + 4H + Ti + O 2 → TiO 2)

TiO 2 + 6F - + 4H +=[TiF 6] 2- + 2H 2O

З огляду на формулу реакції стає очевидним, що існує два основні процеси реакції: процес утворення TiO 2 і процес розчинення TiO 2. Процес розчинення TiO 2 є хімічною реакцією, тоді як утворення TiO 2 відбувається в електрохімічне середовище. Цикл цих двох подій зрештою призводить до виробництва нанотрубок. Утворення нанотрубок TiO 2 можна розділити на три етапи на основі струму та часу, як видно на кривій щільності струму від часу під час анодного окислення на рис. 1. Струм також важливий у реакції анодного окислення.

Рис. 1 Крива густини струму від часу під час процесу анодного окислення

На першому етапі утворюється шар оксиду TiO; реакція тільки почалася, опір малий, а струм утворюється великий; ця плівка TiO утворена бар'єрним шаром плівки TiO; на другому етапі бар'єрний шар, створений першим етапом плівки TiO, починає розчинятися; при певній товщині струм у ланцюзі поступово відновлюється до рівномірного стану, що вказує на локалізоване розчинення плівки TiO та утворення численних дрібних отворів; на третій стадії утворюються нанотрубки TiO, утворені другою стадією мікропористості, викликаної високим і низьким потенціалом поверхні зразка, електричне поле більш сконцентроване в отворі низької увігнутості, так що окислення ця область прискорюється реакцією окислення, що генерується Ti 4 разом з реакцією безперервного руху оксидного шару, в результаті чого окислювальний шар оксидного шару розчиняється, а верхня частина нанопористого оксидного шару розчиняється з повільною швидкістю. швидкість, дно отвору потенціалом, спричиненим окисним шаром оксидного шару, розчиняється. Розчинення оксидного шару у верхній частині нанопори відбувається повільно, а розчинення оксидного шару в нижній частині пори викликає електричним потенціалом відбувається швидко, тому маленькі мікропори, які спочатку згенерували, продовжують розчинятися та розширюватися, поступово виробляючи нанотрубки.

Анодований титан має багато переваг, однією з яких є здатність створювати яскраві кольори без фарб чи барвників. Інтерференція світлових хвиль, що відбиваються від поверхні оксидного шару та металу під ним, спричиняє відтінок. Ви можете змінювати отриманий колір, контролюючи товщину оксидного шару, змінюючи напругу, що подається під час процесу анодування.

Слабкі оксидні шари та нерівномірне забарвлення є типовими проблемами анодування. Ці проблеми часто виникають через неналежну підготовку поверхні, забруднення електроліту або нерегулярний електричний струм. Утримання робочого місця в порядку та стабільне джерело живлення може допомогти зменшити ці проблеми.

Анодування титану є важливою процедурою як для комерційного, так і для домашнього використання, оскільки воно значно покращує стійкість металу та візуальну привабливість. Легко отримати міцне та яскраве покриття за допомогою правильних інструментів і техніки. Будь ласка, зв’яжіться зі мною за адресою euros.yang@xuboti.com для отримання додаткової інформації.

Переглянути більше