陽極酸化チタン合金の重要な役割

酸化チタン金属素材のパフォーマンスを向上させるだけでなく、さまざまな色を与えます。 これらの色は、さまざまな材料やコンポーネントの装飾、識別、および区別に幅広い用途があります。 だから、チタンの陽極酸化とは何ですか、その着色の背後にある原理は何ですか、プロセスは何ですか、そしてどのような問題に注意が必要ですか? 今日これらの質問を探りましょう。

私は... チタン酸化物着色の原理-酸化物層の異なる厚さ

外部電界の影響下で、チタンおよびチタン合金は陽極酸化を受け、表面に数ナノメートルから数百ナノメートルの範囲の厚さの高密度酸化物層を形成します。 この酸化物層は、主にアモルファスTiO2からなる。 それは透明な薄膜であるので、強い反射性および屈折性を有する。 チタン合金酸化物層の着色原理については、主に2つの説明があります。

1. 軽い吸収のメカニズム:電子は光エネルギーを吸収し、遷移を受ける。

2. 薄膜干渉メカニズム:広く認識されている明るい色の強化と削減の干渉の組み合わせ効果。

研究によると、酸化物層の厚さが異なると、反射、屈折、光束のパラメーターが変化します。それにより、異なる光バンドを強化または弱体化させ、チタンおよびチタン合金の表面にさまざまな干渉色を生成します。 酸化物層が厚くなるにつれて、表面の色のシーケンスは次のとおりです。黄-紫-青-ライトブルー-シルバー-イエロー-ピンク-パープル-コバルトブルー-グリーン-イエロー/グリーン-ピンク-グリーン。

II。 なぜチタンとその合金を陽極酸化するのか-美容だけではない

チタンおよびチタン合金は、高温耐性、高強度、低密度、低熱伝導率などの優れた特性を備えており、航空宇宙、造船、石油化学、生物医学、と建築装飾分野。 しかし、それらはまた、不十分な生物活性、低い硬度、不十分な耐摩耗性、および単色のような欠点を有し、それらのさらなる用途を制限する。

陽極酸化は、チタンとその合金の一般的な表面改質方法であり、アノードとしてチタンを使用し、カソードとしてアルミニウムまたはステンレス鋼を使用します。 電気分解により、絶縁性、耐摩耗性、耐腐食性に優れた酸化膜がチタンワークの表面に形成されます。 この酸化膜は、ワークピースを保護するだけでなく、装飾的な面も提供します。 さらに、フィルムの多孔性の性質を利用して、磁気、潤滑性、エレクトロルミネッセンスなどの特性を持つ機能層を作成できます。 電気メッキ、化学メッキ、PVDコーティング、電解着色、スプレー、高温酸化、マイクロアーク酸化などの他の表面着色技術と比較して、陽極酸化は単純で費用効果が高く、高密度で均一なフィルムを生成し、産業用途に適しています。

III。 チタンとその合金の陽極酸化と着色プロセス

1. 脱脂:チタンとその合金の表面から残留ローリングオイルを除去するには、強アルカリ性脱脂剤を使用します。 油汚れはその後の酸洗浄および陽極酸化ステップに影響を及ぼし、不均一な着色につながる可能性があるため、このステップは非常に重要です。

2. 最初の酸の洗浄:脱脂後、5% hydroflを使用して最初の酸洗浄を行います表面にユニークな梨の皮のパターンを形成するのを助けるためのuoric酸溶液。

3. 二次酸洗浄:最初の酸洗浄中に形成された粉状の汚れを除去するには、フッ化水素酸と過酸化水素の混合溶液を使用して二次酸洗浄を行い、チタンイオンと安定した錯体を形成して表面を洗浄します。

4. 陽極酸化:定電圧処理のために、前処理されたチタンとその合金プレートをアノードとして、アルミニウムプレートをカソードとして1% リン酸電解質溶液に入れます。 電圧が増加すると、チタン表面の酸化物層が厚くなり、さまざまな色の変化が現れます。

5. シーリング:陽極酸化膜の耐食性、耐汚染性、耐摩耗性を向上させるためには、シーリング処理が必要である。 一般的なシーリング方法には、温水シーリング、蒸気シーリング、および無機塩と有機物質を含む溶液が含まれます。

6. 乾燥:密封後、ワークの表面をきれいな布で拭いて水分を取り除き、自然に空気乾燥させます。

IVだ チタンの陽極酸化とソリューションに関する現在の問題

1. 不均一な色:実際の生産では、酸化膜層は不均一な色になりがちで、ワーク表面の同じ領域が異なる色を示しています。 この問題は、基板の表面形態、粒径、およびテクスチャの向きを制御して、均一で高密度の表面特性を確保することで効果的に解決できます。

2. 酸化物のフィルムのHydrophilicity:陽極酸化フィルム層は通常親水性であり、油や水の汚れで簡単に汚染されます。 これに対処するために、ステアリン酸の層を陽極酸化後に表面に塗布して、フィルムの表面エネルギーを低下させ、超疎水性酸化物フィルムを得ることができる。

3. 純粋なチタンとバイナリチタン合金の単色:合金元素がほとんどない純粋なチタンおよびバイナリチタン合金は、彩度の低い単色を示し、民間装飾への適用を制限します。 これは、電解質に合金元素を加えるか、または表面上に他の合金元素をコーティングすることによって対処することができる。

V。 将来の発展の展望

チタンとその合金の陽極酸化および着色技術は、幅広い用途の見通しを持っています。 まず、このプロセスはシンプルで費用効果が高く、大規模な工業生産に適しています。 第二に、陽極酸化チタンとその合金の着色された表面は豊かで装飾的であり、様々な分野で美的要件を満たしています。 さらに、陽極酸化膜は、良好な耐食性、耐汚染性、および耐摩耗性を有し、チタンおよびその合金の寿命および安定性を高める。

で、産業部門、陽極酸化および着色技術は、航空宇宙、医療機器、および建築装飾に適用できます。 たとえば、航空宇宙では、航空機部品やエンジン部品の製造に使用できます。医療機器では、手術器具やインプラントに使用できます。建築装飾では、それはドア、窓、カーテン・ウォールおよび他の建筑材料の表面処理に使用することができます。