Как титанът може да бъде анодизиран?

Чудили ли сте се някога как вашите титаниеви бижута или джаджи придобиват своя гладък, дълготраен завършек? Всичко това е възможно благодарение на интригуващия електрохимичен процес, известен като анодизация. Титанът може да бъде направен по-устойчив на корозия, да има по-твърда повърхност и да бъде оцветен без използването на багрила чрез анодизиране. Нека разгледаме процедурите и спецификите, които карат тази технология да работи.

Титанът е анодизиран чрез последователност от внимателно наблюдавани процеси, за да се гарантира най-високо качество и дълголетие. Процедурата подобрява общото представяне на материала, както и неговия външен вид и устойчивост на износване.

Важно е да поддържате интереса си към анодирането на титан жив, особено независимо дали обмисляте проекти „направи си сам“ или комерсиална употреба.

Събирането на всички необходими инструменти е от съществено значение, преди да започнете процеса на анодизиране. Изисква се захранване, което може да достави променливо напрежение - обикновено между 0 и 120 волта. Необходим е и електролитен разтвор, който обикновено се прави от разредена сярна киселина. Контейнер за разтвора, титаниева тел за катода и титановият обект, който искате да анодизирате, трябва да бъдат част от настройката.

Анодирането на титан и титанови сплави понастоящем се извършва предимно в кисел разтвор. Параметрите на процеса и разтворът за анодно окисление варират, както и цветът, дебелината и свойствата на получения оксиден слой.

Когато филмът за анодно окисление от титан и титанова сплав не може да отговори на изискванията, основните техники са анодно оксидиране с оксалова киселина, импулсно анодно окисляване, анодно окисляване с дебел слой и оцветяващо анодно окисление. Освен това е включен анодният оксидационен филм от титан и титанова сплав на изтеглянето. Тук е предоставено въведение в цветното анодиране.

Кислородът, произведен върху титановия анод, реагира с титана, за да образува оксиден филм, който се удебелява с напрежение и увеличава съпротивлението на оксидния филм срещу протичане на ток, когато токът протича през титановия анод, суспендиран в електролита. Специфичното напрежение е свързано с определена дебелина на оксидния филм и цветът на оксидния филм варира с удебеляването му.

Подобно на електролита, анодното оцветяване и галванопластиката не изискват специални условия. Към водния разтвор може да се добави широка гама от водни разтвори, включително 10% сярна киселина, 5% амониев сулфат, 5% магнезиев сулфат, 1% тринатриев фосфат и, при спешни случаи, бяло вино. Най-общо казано, може да се използва дестилиран воден разтвор, съдържащ 3%–5% тегловни тринатриев фосфат. За да се постигнат цветове с високо напрежение по време на процеса на оцветяване, хлорните йони не трябва да присъстват в електролита. Тъй като високите температури могат да влошат електролита и да доведат до порест оксиден филм, електролитът трябва да се съхранява в хладна среда.

Когато използвате анодно оцветяване, площта на катода трябва да съвпада или да надвишава площта на анода. Тъй като художникът често заварява изходящия катоден ток директно към металната скоба на четката, когато зоната за оцветяване е много малка, ограничението на тока е от решаващо значение при анодното оцветяване. Ограничаването на размера на тока е важно, за да се гарантира, че скоростта на анодната реакция, размерът на електрода и зоната на оцветяване съвпадат, вместо да бъдат произведени от прекомерен ток, предизвикан от разкъсване на оксиден филм и галванична корозия.

Анодното оксидиране е вид електрохимичен процес, който създава оксиден филм върху метал или сплав. След като разтворът за покритие е настроен и образецът е поставен в него, на повърхността на образеца се извършва анодно окисление чрез регулиране на напрежението или тока за създаване на оксиден филм. За титан и неговите сплави този тип метал може да се регулира, за да контролира концентрацията на електролита, големината на напрежението и тока и времето за реакция, за да се създаде набор от контролирани дължини и диаметри на тръби в TiO 2 нанотръбите, което води до наноразмеряване на повърхността на образеца. Тези тръби израстват от основата на образеца и се комбинират тясно с основата, експерименталният принцип на TiO 2 нанотръби, приготвени върху повърхността на титан и титанови сплави с помощта на анодно окисляване, е обобщен 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

Очевидно е, като се разгледа реакционната формула, че има два първични реакционни процеса: процесът на създаване на TiO 2 и процесът на разтваряне на TiO 2. Процесът на разтваряне на TiO 2 е химическа реакция, докато създаването на TiO 2 става в електрохимична среда. Цикълът на тези две събития в крайна сметка води до производството на нанотръби. Образуването на TiO 2 нанотръби може да бъде разделено на три етапа въз основа на тока и времето, както се вижда от кривата плътност на тока-време по време на анодно окисляване на Фиг. 1. Токът също е важен в реакцията на анодно окисление.

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

В първия етап се образува слоят TiO оксид; реакцията току-що е започнала, съпротивлението е малко и се генерира голям ток; този TiO филм се генерира от бариерен слой TiO филм; във втория етап, бариерният слой, генериран от първия етап на TiO филма, започва да се разтваря; при определена дебелина токът във веригата постепенно се възстановява до гладко състояние, което показва локализираното разтваряне на TiO филма и производството на множество малки дупки; в третия етап се формират TiO нанотръбите, образувани от втория етап на микропорите, причинени от повърхностния потенциал на образеца, който е както висок, така и нисък, електрическото поле е по-концентрирано 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.

Анодизиращият титан има много предимства, едно от които е способността да произвежда ярки цветове без нужда от бои или оцветители. Интерференцията на светлинните вълни, отскачащи от повърхността на оксидния слой и метала отдолу, причинява оттенъка. Можете да променяте получения цвят, като контролирате дебелината на оксидния слой, като променяте напрежението, осигурено по време на процеса на анодизиране.

Слабите оксидни слоеве и неравномерното оцветяване са често срещани проблеми при анодирането. Тези проблеми често се дължат на неадекватна подготовка на повърхността, замърсяване с електролит или нередовен електрически ток. Поддържането на работното пространство подредено и стабилното захранване може да помогне за намаляване на тези проблеми.

Анодирането на титан е решаваща процедура както за търговска, така и за домашна употреба, тъй като значително подобрява устойчивостта и визуалната привлекателност на метала. Лесно е да получите здраво и жизнено покритие с правилните инструменти и техника. Моля, свържете се с мен на euros.yang@xuboti.com за повече информация.

Вижте повече