Op het gebied van metaalverwerking en oppervlaktebehandeling worden titaniumlegeringen veel gebruikt in de ruimtevaart, medische apparatuur en de hoogwaardige sieradenindustrie vanwege hun hoge specifieke sterkte, lage dichtheid, uitstekende corrosieweerstand en goede biocompatibiliteit. Als belangrijk proces om de oppervlakte-eigenschappen van titaniumlegeringen te verbeteren en ze een decoratief uiterlijk te geven, heeft anodiseren rechtstreeks invloed op de prestaties en toegevoegde waarde van de componenten.
De elektrolytconcentratie is een van de kernparameters die de snelheid van de anodisatiefilm en de filmkwaliteit van een titaniumlegering bepalen. Een te hoge concentratie zal de groei van de oxidefilm aanzienlijk versnellen, maar een te snel filmvormingsproces kan gemakkelijk lokale afbraak of "ablatie" veroorzaken, wat resulteert in een losse microstructuur en een verhoogde oppervlakteruwheid, wat op zijn beurt de uniformiteit van het optische interferentie-effect beïnvloedt en leidt tot ongelijkmatige kleurontwikkeling. Als in fosforzuurelektrolyten bijvoorbeeld de concentratie fosforzuur hoog is, is de oxidefilm die op het oppervlak van de titaniumlegering wordt gevormd vaak dik en ongelijkmatig, en stelt het ablatiegebied de matrix bloot als gevolg van de beschadiging van de filmlaag, waardoor een duidelijk kleurverschil en clair-obscur-contrast met de omgeving ontstaat.
Als de elektrolytconcentratie daarentegen te laag is, is de filmvormende kracht onvoldoende en groeit de oxidefilm langzaam, waardoor het moeilijk wordt een filmlaag met een dichte structuur en uniforme dikte te vormen. Dit type film vermindert niet alleen de mechanische eigenschappen en corrosieweerstand, maar beïnvloedt ook de optische eigenschappen, wat zich uit in doffe kleuren en ongelijkmatige verdeling. Bij zwavelzuurelektrolyt met een lage -concentratie is de verkregen oxidefilm bijvoorbeeld gewoonlijk dun, los van structuur, licht van kleur en duidelijk gevlekt.
De temperatuur van de elektrolyt heeft een belangrijke invloed op de structurele kwaliteit en kleurconsistentie van de oxidefilm. De temperatuurstijging zal de ionenmobiliteit vergroten, de verstoring van het reactiesysteem intensiveren, stroom- en spanningsschommelingen veroorzaken en vervolgens leiden tot de onbalans van de lokale groeisnelheid van de filmlaag en de algehele uniformiteit verminderen. Bovendien kunnen hoge temperaturen nevenreacties veroorzaken, zoals lokaal oplossen of herkristalliseren van de oxidefilm, waardoor de continuïteit van de filmlaag verder wordt verstoord.
Wanneer de temperatuur van de elektrolyt te hoog is, is de oppervlakte-oxidatiereactie van de titaniumlegering gewelddadig en wordt de filmlaag in sommige gebieden te snel dikker, waardoor een verhoogde structuur ontstaat, terwijl de filmdikte in andere gebieden dun is, wat resulteert in inconsistente interferentiekleuren veroorzaakt door het verschil in filmdikte. Onder lage temperatuuromstandigheden is de reactiekinetiek beperkt, neemt de filmvormingssnelheid aanzienlijk af en varieert de mate van oxidatie in verschillende gebieden, wat gevoelig is voor "bloei", dat wil zeggen dat het oppervlak plaque of gestreept kleurverschil lijkt. In lage- chromaatelektrolyten groeien oxidefilms van titaniumlegeringen bijvoorbeeld vaak ongelijkmatig, met een duidelijke verdeling van de kleurvlakken.
Oxidatiespanning is een belangrijke parameter die de dikte van de anodiseerfilm en de soorten interferentiekleuren van titaniumlegeringen regelt. Wanneer de spanning te laag is, is de elektrische veldsterkte niet voldoende om de volledige oxidatiereactie aan te sturen, is de filmvormingssnelheid traag en is de filmdikte onvoldoende, waardoor het moeilijk wordt om een volledige en heldere structurele kleur te vormen, wat het uiterlijk en de functionaliteit beïnvloedt.
Een te hoge spanning brengt echter meerdere risico's met zich mee: aan de ene kant zal het overschrijden van de kritische doorslagspanning leiden tot lokale diëlektrische doorslag, wat resulteert in filmdefecten; Aan de andere kant neemt de groeispanning van de filmlaag toe onder hoge spanning, wat gemakkelijk een ongelijkmatige verdeling van de filmdikte kan veroorzaken, wat op zijn beurt leidt tot verschillende kleurschakeringen. De spanningsveranderingssnelheid moet ook strikt worden gecontroleerd, en een te snelle spanningsstijging zal ervoor zorgen dat de filmstructuur te moeilijk te reorganiseren en te stabiliseren is, wat resulteert in vage kleurovergangen en onduidelijke grenzen.
Bij het hoog{0}}spanningsproces kan het oppervlak van de titaniumlegering een punt- of lineaire doorslag vertonen, de filmlaag in het doorslaggebied bezwijkt en de filmvorming in de omgeving abnormaal is als gevolg van vervorming van het elektrische veld, waardoor lokale heldere plekken of donkere gebieden ontstaan, wat de visuele consistentie ernstig aantast.
De oxidatietijd heeft rechtstreeks invloed op de uiteindelijke dikte en structurele integriteit van de filmlaag. Als de tijd te kort is, kan de oxidefilm niet voldoende groeien, is de filmdikte onvoldoende en is de structuur niet dicht, wat resulteert in een lichte kleur en ongelijkmatige verdeling, waardoor geen effectieve oppervlaktebescherming en decoratieve effecten kunnen worden bereikt.
Een te lange oxidatietijd kan echter ook negatieve effecten met zich meebrengen: naarmate de reactie vordert, vertraagt de groeisnelheid van de film geleidelijk en neemt het grensvlakcorrosie-effect toe, en overmatige oxidatie kan leiden tot losse, poreuze en zelfs plaatselijke afbladdering van de filmlaag. Dergelijke structurele defecten kunnen de kleuruniformiteit, hechting en corrosieweerstand van de filmlaag ernstig aantasten. Normaal gesproken moet de tijd voor het anodiseren van titaniumlegeringen worden ingesteld tussen 30 seconden en 600 seconden, afhankelijk van het specifieke elektrolytsysteem en het procesdoel.
Tijdens het oxidatieproces op lange termijn- wordt de filmlaag voortdurend blootgesteld aan de elektrolyt, wat kan leiden tot lokale chemische ontbinding, waardoor microporiën en scheuren ontstaan, wat resulteert in een afname van de optische eigenschappen en verlies van beschermende functie.
De stroomdichtheid is de kernparameter die de groeisnelheid van de oxidefilm bepaalt, en de uniformiteit van de verdeling ervan bepaalt rechtstreeks de consistentie tussen filmdikte en kleur. Als de stroomdichtheidsverdeling ongelijkmatig is, zal dit leiden tot verschillen in de snelheid van filmvorming in verschillende gebieden, waardoor filmdiktegradiënten ontstaan en vervolgens het fenomeen van "bloei" ontstaat als gevolg van verschillende interferentieomstandigheden. Een onjuiste plaatsing van de elektroden zal er bijvoorbeeld voor zorgen dat de stroomdichtheid van de rand van het werkstuk of nabij het poolgebied hoog is, en dat de filmlaag in dit gebied te snel zal groeien, wat een ruwe verdikking of ablatie kan veroorzaken. Het gebied weg van de elektrode is dun en licht van kleur vanwege onvoldoende stroomdichtheid, waardoor duidelijke banden of plaques ontstaan.
Daarom zijn het juiste gereedschapsontwerp en de juiste elektrode-indeling essentieel om een uniforme stroomveldverdeling te bereiken en zijn dit de vereisten voor het verkrijgen van hoge- kwaliteit en consistente kleuren.
Bij het anodiseren van titaniumlegeringen worden parameters zoals elektrolytconcentratie, temperatuur, oxidatiespanning, tijd en stroomdichtheid aan elkaar gekoppeld, die samen de structurele eigenschappen en schijnbare kleur van de oxidefilm beïnvloeden. Bij de daadwerkelijke productie is het noodzakelijk om systematisch rekening te houden met de interactie tussen verschillende parameters, de materiaaleigenschappen van de titaniumlegering en de vereisten voor productgebruik te combineren, en een nauwkeurig ontwerp en gesloten-loopcontrole van het procesvenster uit te voeren, om op stabiele wijze geanodiseerde producten van titaniumlegering te bereiden met een dichte filmlaag, uniforme kleur en uitstekende prestaties, en te voldoen aan de strenge eisen van oppervlaktekwaliteit in hoogwaardige- toepassingen.
