Les rôles importants des alliages de titane anodisés

Anodisation titane métalNon seulement améliore les performances du matériau, mais lui confère également une variété de couleurs. Ces couleurs ont de larges applications pour la décoration, l'identification et la différenciation de différents matériaux et composants. Alors, qu'est-ce que l'anodisation au titane, quel est le principe derrière sa coloration, quel est le processus et quels problèmes nécessitent une attention particulière? Explorons ces questions aujourd'hui.

Je. Principe de la coloration d'anodisation au titane-Différentes épaisseurs de couches d'oxyde

Sous l'influence d'un champ électrique externe, les alliages de titane et de titane subissent une anodisation, formant une couche d'oxyde dense d'une épaisseur allant de quelques nanomètres à plusieurs centaines de nanomètres en surface. Cette couche d'oxyde est principalement composée de TiO2. amorphe. Comme il s'agit d'un film mince transparent, il a de fortes propriétés réfléchissantes et réfractives. Il y a deux explications principales pour le principe de coloration de la couche d'oxyde d'alliage de titane:

1. Mécanisme d'absorption de la lumière:Les électrons absorbent l'énergie lumineuse et subissent des transitions.

2. Mécanisme d'interférence mince-film:L'effet combiné des interférences améliorant et réduisant les couleurs de la lumière, qui est largement reconnu.

La recherche indique que différentes épaisseurs de couche d'oxyde entraînent des paramètres variables pour la réflexion, la réfraction et le flux lumineux, renforçant ou affaiblissant ainsi différentes bandes lumineuses et produisant diverses couleurs d'interférence à la surface du titane et des alliages de titane. Lorsque la couche d'oxyde s'épaissit, la séquence de couleur de surface est: jaune-violet-bleu-bleu clair-argent-jaune-rose-violet-bleu cobalt-vert-jaune/vert-rose-vert.

II. Pourquoi anodiser le titane et ses alliages-Pas seulement pour la beauté

Le titane et les alliages de titane ont d'excellentes propriétés telles que la résistance à haute température, haute résistance, faible densité et faible conductivité thermique, ce qui les rend largement utilisés dans l'aérospatiale, la construction navale, pétrochimique, biomédical, et champs de décoration architecturale. Cependant, ils présentent également des inconvénients tels qu'une mauvaise bioactivité, une faible dureté, une faible résistance à l'usure et une couleur unique, ce qui limite leur application ultérieure.

L'anodisation est une méthode courante de modification de surface pour le titane et ses alliages, utilisant le titane comme anode et l'aluminium ou l'acier inoxydable comme cathode. Grâce à l'électrolyse, une couche de film d'oxyde avec de bonnes propriétés isolantes, résistantes à l'usure et résistantes à la corrosion est formée sur la surface de la pièce en titane. Ce film d'oxyde protège non seulement la pièce, mais fournit également un aspect décoratif. De plus, la nature poreuse du film peut être utilisée pour créer des couches fonctionnelles avec des propriétés telles que le magnétisme, la lubricité et l'électroluminescence. Par rapport à d'autres techniques de coloration de surface comme la galvanoplastie, le placage chimique, le revêtement PVD, la coloration électrolytique, la pulvérisation, l'oxydation à haute température et l'oxydation par micro-arc, l'anodisation est simple et rentable, et produit un film dense et uniforme, le rendant approprié pour des applications industrielles.

III. Processus d'anodisation et de coloration pour le titane et ses alliages

1. Dégraissage:Utilisez un agent dégraissant alcalin fort pour éliminer l'huile de laminage résiduelle de la surface du titane et de ses alliages. Cette étape est cruciale car les taches d'huile peuvent affecter les étapes ultérieures de lavage et d'anodisation de l'acide, conduisant éventuellement à une coloration inégale.

2. Lavage d'acide initial:Après dégraissage, effectuer un lavage acide initial en utilisant un hydrofl 5%Solution d'acide uorique pour aider à former un motif de peau de poire unique sur la surface.

3. Lavage d'acide secondaire:Pour éliminer la saleté pulvérulente formée lors du lavage acide initial, effectuer un lavage à l'acide secondaire en utilisant une solution mixte d'acide fluorhydrique et de peroxyde d'hydrogène pour former des complexes stables avec des ions titane, nettoyant ainsi la surface.

4. Anodisation:Placez le titane prétraité et ses plaques d'alliage comme anode, des plaques d'aluminium comme cathode, dans une solution d'électrolyte d'acide phosphorique 1% pour un traitement à tension constante. Lorsque la tension augmente, la couche d'oxyde sur la surface du titane s'épaissit, présentant une variété de changements de couleur.

5. Étanchéité:Pour améliorer la résistance à la corrosion, la résistance à la pollution et la résistance à l'usure du film anodisé, un traitement d'étanchéité est nécessaire. Les méthodes d'étanchéité courantes comprennent l'étanchéité à l'eau chaude, l'étanchéité à la vapeur et les solutions contenant des sels inorganiques et des substances organiques.

6. Séchage:Après le scellement, essuyez la surface de la pièce avec un chiffon propre pour éliminer l'humidité et lui permettre de sécher à l'air naturellement.

IV. Problèmes actuels avec l'anodisation au titane et les solutions

1. Coloration inégale:Dans la production réelle, la couche de film d'oxyde est sujette à une coloration inégale, où la même zone sur la surface de la pièce montre des couleurs différentes. Ce problème peut être résolu efficacement en contrôlant la morphologie de surface, la taille des grains et l'orientation de la texture du substrat pour assurer des propriétés de surface uniformes et denses.

2. Hydrophilie du film d'oxyde:La couche de film anodisé est généralement hydrophile, facilement contaminée par des taches d'huile et d'eau. Pour résoudre ce problème, une couche d'acide stéarique peut être appliquée sur la surface après anodisation pour réduire l'énergie de surface du film, ce qui donne un film d'oxyde superhydrophobe.

3. Couleur unique du titane pur et des alliages de titane binaires:Le titane pur et les alliages de titane binaires avec peu d'éléments d'alliage présentent des couleurs uniques avec une faible saturation des couleurs, limitant leur application dans la décoration civile. Cela peut être résolu en ajoutant des éléments d'alliage à l'électrolyte ou en enduisant d'autres éléments d'alliage sur la surface.

V. Perspectives de développement futur

La technologie d'anodisation et de coloration du titane et de ses alliages a de larges perspectives d'application. Premièrement, le processus est simple et rentable, adapté à la production industrielle à grande échelle. Deuxièmement, la surface colorée du titane anodisé et de ses alliages est riche et décorative, répondant aux exigences esthétiques dans divers domaines. De plus, le film anodisé a une bonne résistance à la corrosion, résistance à la pollution et résistance à l'usure, améliorant la longévité et la stabilité du titane et de ses alliages.

Dans leSecteur industriel, La technologie d'anodisation et de coloration peut être appliquée dans l'aérospatiale, les dispositifs médicaux et la décoration architecturale. Par exemple, dans l'aérospatiale, il peut être utilisé pour fabriquer des pièces d'avion et des composants de moteur; dans les dispositifs médicaux, il peut être utilisé pour les instruments chirurgicaux et les implants; dans la décoration architecturale, il peut être utilisé pour le traitement de surface des portes, des fenêtres, des murs-rideaux et d'autres matériaux de construction.