Ako môže byť titán eloxovaný?

Premýšľali ste niekedy nad tým, ako vaše titánové šperky alebo pomôcky získajú hladký a dlhotrvajúci povrch? To všetko je možné vďaka zaujímavému elektrochemickému procesu známemu ako anodizácia. Titán môže byť vyrobený odolnejším voči korózii, má tvrdší povrch a môže byť farbený bez použitia farbív eloxovaním. Pozrime sa na postupy a špecifiká, vďaka ktorým táto technológia funguje.

Titán je eloxovaný pomocou sledu starostlivo monitorovaných procesov, aby bola zaručená najvyššia kvalita a dlhá životnosť. Postup zlepšuje všeobecný výkon materiálu, ako aj jeho vzhľad a odolnosť voči opotrebovaniu.

Je dôležité udržať váš záujem o eloxovanie titánu nažive, najmä ak uvažujete o projektoch typu „urob si sám“ alebo o komerčnom využití.

Pred začatím procesu eloxovania je nevyhnutné zhromaždiť všetky potrebné nástroje. Vyžaduje sa napájací zdroj, ktorý dokáže dodať premenlivé napätie – zvyčajne medzi 0 a 120 voltmi. Vyžaduje sa aj roztok elektrolytu, ktorý je zvyčajne vyrobený zo zriedenej kyseliny sírovej. Nádoba na roztok, titánový drôt pre katódu a titánový predmet, ktorý chcete eloxovať, by mali byť súčasťou nastavenia.

Eloxovanie titánu a titánových zliatin sa v súčasnosti väčšinou vykonáva v kyslom roztoku. Parametre procesu a anodický oxidačný roztok sa líšia, rovnako ako farba, hrúbka a vlastnosti vyrobenej oxidovej vrstvy.

Keď anodický oxidačný film z titánu a zliatiny titánu nemôže spĺňať požiadavky, hlavnými technikami sú anodická oxidácia kyselinou šťaveľovou, pulzná anodická oxidácia, silnovrstvová anodická oxidácia a farebná anodická oxidácia. Okrem toho je zahrnutý anodický oxidačný film titánu a titánovej zliatiny odťahu. Tu je uvedený úvod do farebnej anodizácie.

Kyslík produkovaný na titánovej anóde reaguje s titánom za vzniku oxidového filmu, ktorý sa napätím zahusťuje a zvyšuje odolnosť oxidového filmu voči toku prúdu, keď prúd preteká titánovou anódou zavesenou v elektrolyte. Špecifické napätie koreluje s konkrétnou hrúbkou oxidového filmu a farba oxidového filmu sa mení, keď hrubne.

Podobne ako elektrolyt, anodické farbenie a galvanické pokovovanie nevyžadujú žiadne zvláštne podmienky. Do vodného roztoku možno pridať širokú škálu vodných roztokov vrátane 10 % kyseliny sírovej, 5 % síranu amónneho, 5 % síranu horečnatého, 1 % fosforečnanu sodného a v prípade núdze aj bieleho vína. Všeobecne povedané, možno použiť destilovaný vodný roztok obsahujúci 3 % až 5 % hmotnostných fosforečnanu sodného. Aby sa počas procesu farbenia dosiahli vysokonapäťové farby, v elektrolyte by nemali byť prítomné ióny chlóru. Pretože vysoké teploty môžu poškodiť elektrolyt a spôsobiť porézny oxidový film, elektrolyt by sa mal uchovávať v chladnom prostredí.

Pri použití anodického farbenia by sa plocha katódy mala zhodovať s plochou anódy alebo ju presahovať. Pretože umelec často privarí výstupný prúd katódy priamo na kovovú sponu štetca, keď je oblasť farbenia veľmi malá, obmedzenie prúdu je pri anodickom farbení kľúčové. Obmedzenie veľkosti prúdu je dôležité, aby sa zabezpečilo, že rýchlosť anodickej reakcie, veľkosť elektródy a farebná oblasť sa zhodujú, a nie aby boli produkované nadmerným prúdom vyvolaným prasknutím oxidového filmu a galvanickou koróziou.

Anodická oxidácia je typ elektrochemického procesu, ktorý vytvára oxidový film na kove alebo zliatine. Po nastavení pokovovacieho roztoku a umiestnení vzorky do nej prebieha anodická oxidácia na povrchu vzorky úpravou napätia alebo prúdu, aby sa vytvoril oxidový film. V prípade titánu a jeho zliatin je možné tento typ kovu upraviť tak, aby ovládal koncentráciu elektrolytu, veľkosť napätia a prúdu a reakčný čas, aby sa vytvoril súbor kontrolovateľných dĺžok a priemerov trubíc v nanorúrkach Ti02, čo vedie k nanorozmerovanie povrchu vzorky. Tieto rúrky vyrastajú zo základne vzorky a úzko sa spájajú so základňou, experimentálny princíp nanorúriek TiO 2 pripravených na povrchu titánu a titánových zliatin pomocou anodickej oxidácie je zhrnutý do dvoch hlavných dôležitých reakcií:

Ti + 2H 2O=TiO 2 + 4H + + 4e (proces v skutočnosti zahŕňa 2H 2O → O 2 + 4e + 4H + Ti + O 2 → TiO 2)

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

Pri pohľade na reakčný vzorec je zrejmé, že existujú dva primárne reakčné procesy: proces tvorby TiO 2 a proces rozpúšťania TiO 2. Proces rozpúšťania TiO 2 je chemická reakcia, zatiaľ čo tvorba TiO 2 prebieha v elektrochemické prostredie. Cyklus týchto dvoch udalostí nakoniec vyústi do výroby nanorúrok. Tvorbu nanorúriek TiO 2 možno rozdeliť do troch stupňov na základe prúdu a času, ako je vidieť z krivky hustoty prúdu od času počas anodickej oxidácie na obr. 1. Prúd je tiež dôležitý pri anodickej oxidačnej reakcii.

Obr. 1 Krivka prúdovej hustoty v čase počas procesu anodickej oxidácie

V prvom stupni sa vytvorí vrstva oxidu TiO; reakcia práve začala, odpor je malý a vytvára sa veľký prúd; tento film TiO je generovaný bariérovou vrstvou filmu TiO; v druhom stupni sa bariérová vrstva vytvorená prvým stupňom filmu TiO začne rozpúšťať; pri určitej hrúbke sa prúd v obvode postupne obnoví do hladkého stavu, čo naznačuje lokalizované rozpúšťanie filmu TiO a vytváranie mnohých malých otvorov; v tretej fáze sa tvoria nanorúrky TiO, tvorené druhým stupňom mikropórovitosti spôsobeného tým, že povrchový potenciál vzorky je vysoký aj nízky, elektrické pole je koncentrovanejšie v otvore nízkej konkávnej časti, takže oxidácia táto oblasť je urýchlená oxidačnou reakciou generovanou Ti4 spolu s reakciou kontinuálneho pohybu oxidovej vrstvy, čo vedie k rozpusteniu oxidačnej vrstvy oxidovej vrstvy a pomalému rozpusteniu vrchnej časti nanopórovej oxidovej vrstvy. rýchlosť, dno otvoru potenciálom spôsobeným oxidačnou vrstvou oxidovej vrstvy sa rozpúšťa Rozpúšťanie oxidovej vrstvy v hornej časti nanopóru je pomalé a rozpúšťanie oxidovej vrstvy na dne póru spôsobuje elektrickým potenciálom je rýchly, takže pôvodne vytvorené malé mikropóry sa naďalej rozpúšťajú a rozširujú a postupne vytvárajú nanorúrky.

Eloxovanie titánu má mnoho výhod, jednou z nich je schopnosť vytvárať živé farby bez potreby farieb alebo farbív. Interferencia svetelných vĺn odrážajúcich sa od povrchu vrstvy oxidu a kovu pod ňou spôsobuje odtieň. Vytvorenú farbu môžete meniť riadením hrúbky vrstvy oxidu zmenou napätia poskytovaného počas procesu eloxovania.

Slabé oxidové vrstvy a nerovnomerné zafarbenie sú bežnými problémami eloxovania. Tieto problémy sú často spôsobené nedostatočnou prípravou povrchu, kontamináciou elektrolytom alebo nepravidelným elektrickým prúdom. Udržiavanie poriadku na pracovisku a stabilného napájania môže pomôcť znížiť tieto problémy.

Eloxovanie titánu je zásadný postup pre komerčné aj domáce použitie, pretože výrazne zlepšuje odolnosť kovu a vizuálnu príťažlivosť. Je jednoduché dosiahnuť silný a žiarivý povrch so správnymi nástrojmi a technikou. Ak chcete získať ďalšie informácie, kontaktujte ma na adrese euros.yang@xuboti.com.

Zobraziť viac