Как да анодизираме титан?

Някога чудили ли сте се как се постига това елегантно, издръжливо покритие на вашите инструменти или бижута от титан? Всичко това е благодарение на завладяващ електрохимичен процес, наречен анодизация. Анодирането на титан повишава устойчивостта му на корозия, увеличава твърдостта на повърхността и позволява оцветяване без багрила. Нека се потопим в стъпките и детайлите, които вдъхват живот на тази технология.

Анодизирането на титан включва серия от контролирани стъпки, за да се осигури най-доброто покритие и издръжливост. Процесът не само повишава естетиката и устойчивостта на износване на материала, но също така подобрява цялостната му функционалност.**

Поддържането на интерес към анодизирането на титан е от съществено значение, особено ако търсите проекти „Направи си сам“ или индустриални приложения.

 

От какво оборудване се нуждаете?

Преди да започнете процеса на анодиране, е изключително важно да съберете правилното оборудване. Ще ви трябва захранване, способно да доставя променливо напрежение, обикновено между 0 и 120 волта. Ще ви е необходим и електролитен разтвор, обикновено състоящ се от разредена сярна киселина. Настройката трябва да включва контейнер за разтвора, титаниева тел за катода и, разбира се, титаниевото парче, което искате да анодизирате.

 

Стъпка по стъпка процес на анодиране?

Понастоящем анодирането на титан и титанови сплави се извършва главно в кисел разтвор. Разтворът за анодно окисляване и условията на процеса са различни, цветът, дебелината и производителността на получения оксиден филм са различни.

Основните методи са анодно окисляване с оксалова киселина, импулсно анодно окисляване, анодно окисляване с дебел слой, оцветяващо анодно окисление, когато филмът за анодно окисление от титан и титаниева сплав не може да отговори на изискванията, но също така включва филм от анодно окисление от титан и титанова сплав на оттегляне. Следното е въведение в цветното анодиране.

Цветът на титановата повърхност е не само полезен при производството, но има и определена художествена стойност. При подходящи условия на газификация на анода титаниевата повърхност, генерирана от прозрачния оксиден филм, е лесна за формиране на интерферентен цвят, ще произведе богата художествена стойност на цвета, това артистично средство в металните занаяти, текстила, фотографията, скулптурата и архитектурата има потенциални приложения.

Когато токът преминава през титановия анод, суспендиран в електролита, кислородът, генериран върху титановия анод, реагира с титана, за да образува оксиден филм, чиято дебелина се увеличава с напрежението, и в същото време препятствието на оксида филм към тока се увеличава. Определено напрежение съответства на определена дебелина на оксидния филм и цветът на оксидния филм се променя с дебелината на оксидния филм.

Процес на анодно оцветяване и галванопластика, подобни на електролита, без специални изисквания. 10% сярна киселина, 5% амониев сулфат, 5% магнезиев сулфат, 1% тринатриев фосфат и други различни водни разтвори, и дори бяло вино, когато необходимостта е спешна, може да се приложи към водния разтвор. Обикновено 3%-5% от теглото тринатриев фосфат може да се използва като дестилиран воден разтвор. Хлорните йони не трябва да се съдържат в електролита в процеса на оцветяване за получаване на цветове с високо напрежение. Електролитът трябва да се постави на хладно място, тъй като високата температура може да причини влошаване на електролита и да доведе до порест оксиден филм.

При анодно оцветяване площта на използвания катод трябва да бъде равна или по-голяма от площта на анода. Ограничаването на тока е много важно при анодното оцветяване, тъй като художникът често заварява изходящия катоден ток директно към металната скоба на четката, когато зоната за оцветяване е много малка. За да се съвпаднат скоростта на анодната реакция и размерът на електрода и областта на оцветяване, а не поради прекомерен ток, причинен от разкъсване на оксидния филм и галванична корозия, е необходимо да се ограничи текущият размер.

Връзката между напрежението и цвета на филма θ=25 градуса,t=10мин
U/V	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55
Електролит 1	кафяво	Лилаво	синьо лилаво	син	светло синьо	синьозелено	светло зелено	жълто зелен	жълто	кафяво
Електролит 2	кафяво	Лилаво	синьо лилаво	син	светло синьо	синьозелено	светло зелено	жълто зелен	жълто	кафяво

 

Как работи науката?

Анодното оксидиране е вид електрохимичен метод за създаване на слой от оксиден филм върху метала или сплавта, след конфигуриране на разтвора за покритие предварително и поставяне на образеца в него, анодно окисление възниква на повърхността на образеца чрез настройка на напрежението или тока за производството на оксиден филм, а за титан и неговите сплави, този вид метал, може да се регулира, за да се регулира концентрацията на електролита, големината на напрежението и тока и времето за реакция, за да се получи набор от контролируеми дължини и диаметри на тръбите в TiO 2 нанотръбите, като по този начин се реализира повърхностното наноразмеряване на образеца, тези тръби растат от повърхността на основата на образеца и се комбинират тясно с основата, експерименталният принцип на TiO 2 нанотръбите, приготвени върху повърхността на титан и титан сплави, използващи анодно окисляване, се обобщава в две основни важни реакции:

Ti + 2H 2O=TiO 2 + 4H + + 4e (процесът всъщност включва 2H 2O → O 2 + 4e + 4H + Ti + O 2 → TiO 2)

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

Като се наблюдава реакционната формула, може да се види, че има два основни реакционни процеса: единият е процесът на образуване на TiO 2, а другият е процесът на разтваряне на TiO 2. Образуването на TiO 2 се извършва в електрохимична среда, докато процесът на разтваряне на TiO 2 е химическа реакция и нанотръбите накрая се произвеждат чрез цикъла на тези две реакции. Токът също играе ключова роля в реакцията на анодно окисляване и генерирането на нанотръби от TiO 2 може да бъде разделено на три етапа, ако се раздели според тока и времето, както е показано на кривата плътност на тока-време по време на анодно окисляване на Фиг. 1 .

Фиг. 1 Крива плътност на тока-време по време на процес на анодно окисляване

В първия етап, образуването на TiO оксиден слой, реакцията току-що е започнала, съпротивлението е малко и генерира голям ток, TiO повърхностно генериран TiO филм, ние наричаме този филм бариерен слой; вторият етап, генериран от първия етап на бариерния слой на TiO филма, започна да се разтваря, когато бариерният слой генерира определена дебелина, токът във веригата бавно се възстановява до гладък, което е, когато TiO филмът локализира разтваряне и производство на много малки отвори; третият етап, образуването на TiO нанотръби, образувани от втория етап на микропорите, причинени от повърхностния потенциал на образеца е висок и нисък, електрическото поле е по-събрано в дупката на ниската вдлъбната, така че окисляването на този регион се ускорява от реакцията на окисление, генерирана от Ti 4 заедно с реакцията на непрекъснатото движение на оксидния слой, което води до разтваряне на окислителния слой на оксидния слой и горната част на нанопорния оксиден слой се разтваря при бавно скорост, дъното на дупката от потенциала, причинен от окислителния слой на оксидния слой се разтваря Разтварянето на оксидния слой в горната част на нанопората е бавно, а разтварянето на оксидния слой в долната част на пората е причинено чрез електрическия потенциал е бързо, така че първоначално генерираните малки микропори продължават да се разтварят и разширяват и постепенно произвеждат нанотръби.

 

Можете ли да персонализирате цвета?

Един от най-привлекателните аспекти на анодизирането на титан е способността да се създават живи цветове без оцветители или бои. Цветът е резултат от интерференцията на светлинни вълни, отразяващи се от повърхността на оксидния слой и метала отдолу. Чрез регулиране на напрежението, приложено по време на процеса на анодиране, можете да контролирате дебелината на оксидния слой, като по този начин променяте получения цвят.

 

Отстраняване на често срещани проблеми

Често срещаните проблеми при анодирането включват неравномерно оцветяване и слаби оксидни слоеве. Тези проблеми често се дължат на неправилна подготовка на повърхността, замърсяване на електролита или несъответствия в електрическия ток. Поддържането на чиста работна среда и стабилно захранване може да помогне за минимизиране на тези проблеми.

 

Заключение

Анодирането на титан значително подобрява издръжливостта и естетическата привлекателност на метала, което го прави безценен процес както за индустриални, така и за лични приложения. С подходяща техника и оборудване, постигането на здрав и цветен завършек е лесно. За повече информация се свържете с мен на euros.yang@xuboti.com.