Studie über die Faktoren, die die Farbentwicklung der anodischen Oxidschicht einer Titanlegierung beeinflussen

Titan und Titanlegierungen werden aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften wie hoher Temperaturbeständigkeit, hoher Festigkeit, geringer Dichte, geringer Wärmeleitfähigkeit usw. häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Marine, der Petrochemie, der Biomedizin, der Architekturdekoration und anderen Bereichen eingesetzt! -Titan und Titanlegierungen haben jedoch auch die Nachteile einer geringen Bioaktivität, einer geringen Härte, einer geringen Verschleißfestigkeit und einer monochromatischen Farbe, was ihre weitere Popularisierung und Anwendung in gewissem Maße einschränkt. Die anodische Oxidation ist eine häufig verwendete Methode zur Oberflächenmodifizierung von Titan und Titanlegierungen, bei der Titanwerkstücke als Anoden und Aluminium oder Edelstahl als Kathoden verwendet werden und eine Schicht mit isolierenden Eigenschaften, Verschleißfestigkeit und einem Oxidfilm auf der Oberfläche des Titanwerkstücks entsteht mit guter Isolierung, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit]. Dieser Oxidfilm schützt das Werkstück und hat zudem bestimmte dekorative Eigenschaften. Darüber hinaus kann die poröse Beschaffenheit der Filmschicht zur Herstellung funktioneller Filmschichten mit magnetischen, schmierenden und elektrolumineszierenden Eigenschaften genutzt werden!] Im Vergleich zu Galvanisierung, chemischer Beschichtung, PVD-Beschichtung, elektrolytischer Einfärbung, Sprühen, Hochtemperaturoxidation, Mikro- Lichtbogenoxidation und andere Techniken zur Oberflächenfärbung: Die anodische Oxidation ist einfach durchzuführen, kostengünstig und verfügt über eine dichte und gleichmäßige Filmschicht und wird industriell angewendet.
Es gibt viele Faktoren, die die Struktur und Leistung des anodischen Oxidfilms aus Titan und Titanlegierungen beeinflussen, wie z. B. Elektrolyt, Oxidationsspannung, Temperatur, Zeit und Legierungszusammensetzung. Unterschiedliche Prozessparameter führen zu anodischen Oxidfilmen mit unterschiedlichen physikalisch-chemischen und biologischen Eigenschaften. In den 1980er Jahren stellte Kelly fest, dass anodische Oxidfilmschichten aus Titanlegierungen unterschiedliche Farben hatten, und Yang Zhelongren untersuchte auch den anodischen Oxidationsprozess und die Oxidationseigenschaften von Titan und Titanlegierungen. Laut Literatur hat die Dicke der anodischen Oxidationsfilmschicht einen großen Einfluss auf die Farbe der Filmschicht, und die Farbe variiert mit der Dicke der Filmschicht. Es gibt jedoch keine systematische Diskussion über die Faktoren, die den anodischen Oxidationsfarbfilm von Titan und Titanlegierungen beeinflussen. Um die Folgestudie zu erleichtern, werden die Faktoren, die die Farbentwicklung des anodischen Oxidfilms auf Titan und Titanlegierungen beeinflussen, ausführlich erörtert, um Referenzen für die Herstellung eines farbigen, gleichmäßigen Oxidfilms auf der Oberfläche von Titan und Titan zu liefern Titanlegierung.
Die anodische Oxidation ist eines der wichtigen Verfahren zum Färben der Oberfläche von Titan und Titanlegierungen. Die Produkte werden häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Petrochemie, der Biomedizin, der Zivildekoration und anderen Bereichen eingesetzt. Studien haben gezeigt, dass die Faktoren, die die Färbung anodischer Oxidationsschichten aus Titan und Titanlegierungen beeinflussen, drei Hauptfaktoren umfassen, nämlich Oxidationsspannung, Oxidationszeit und Oxidationstemperatur, sowie sekundäre Faktoren wie Elektrolytzusammensetzung, Substratmaterial, Weborientierung und Vorbehandlung.
Obwohl Wissenschaftler im In- und Ausland an der Oberfläche des anodischen Oxidationsprozesses von Titan und Titanlegierungen viel Forschung betrieben und technische Anwendungen erzielt haben, gibt es immer noch einige Probleme: ① Im eigentlichen Produktionsprozess ist die Oxidationsschicht sehr stark leicht ungleichmäßige Färbung, der gleiche Bereich der Oberfläche des Werkstücks ist unterschiedlich; ② Die anodische Oxidationsschicht aus Titan und Titanlegierungen ist normalerweise hydrophil und kann leicht mit Öl, Wasserflecken und anderen Verunreinigungen verschmutzt werden. ③ Reines Titan und die Legierungselemente des weniger binären Titans und Titanlegierungen, die Filmfarbe ist einfarbig, sobald die Farbsättigung niedrig ist, was ihre Anwendung im Bereich der Zivildekoration erheblich einschränkt. Für den Produktionsprozess besteht das Problem der ungleichmäßigen Färbung der Oxidfilmschicht. Dies kann durch die Steuerung der Gewebemorphologie, der Korngröße und der Weborientierung der Oberfläche des Substrats wirksam gelöst werden, wodurch sichergestellt wird, dass die Oberflächeneigenschaften des Materials gleichmäßig und dicht sind. Zur Hydrophilie von Titan- und Titanlegierungsschichten kann nach der anodischen Oxidation eine Schicht aus Stearinsäure auf der Oberfläche modifiziert werden, um die Oberflächenenergie der Schicht zu reduzieren und so superhydrophobe oxidierte Schichten zu erhalten. Bei reinem Titan und binären Legierungen mit weniger Legierungselementen in einer einzigen Farbe kann das Problem durch die Zugabe von Legierungselementen zum Elektrolyten oder die Beschichtung anderer Legierungselemente auf der Oberfläche gelöst werden.
Mit der kontinuierlichen Forschung und technologischen Entwicklung werden die Probleme der anodischen Oxidationsfärbung von Titan und Titanlegierungen schrittweise gelöst, so dass die kostengünstige und einfache Durchführung des Verfahrens bei der Oberflächenbehandlung von Titan und Titanlegierungen breiter eingesetzt wird .