В областта на обработката на метали и обработката на повърхности титаниевите сплави се използват широко в аерокосмическата, медицинската и бижутерийната промишленост поради високата им специфична якост, ниска плътност, отлична устойчивост на корозия и добра биосъвместимост. Като ключов процес за подобряване на повърхностните свойства на титанови сплави и придаване на декоративен външен вид, анодизирането пряко влияе върху производителността и добавената стойност на компонентите.
Концентрацията на електролита е един от основните параметри, които определят скоростта на образуване на анодизиращ филм и качеството на филма на титановата сплав. Твърде високата концентрация значително ще ускори растежа на оксидния филм, но твърде бързият процес на образуване на филм може лесно да предизвика локално разрушаване или „аблация“, което води до разхлабена микроструктура и повишена грапавост на повърхността, което от своя страна влияе върху равномерността на ефекта на оптичната интерференция и води до неравномерно развитие на цвета. Например, в електролитите на фосфорна киселина, ако концентрацията на фосфорна киселина е висока, оксидният филм, образуван върху повърхността на титановата сплав, често е дебел и неравномерен, а зоната на аблация излага матрицата поради повреда на слоя филм, образувайки очевидна цветова разлика и светлосентен контраст с околната област.
Напротив, ако концентрацията на електролита е твърде ниска, движещата-сила за образуване на филм е недостатъчна и оксидният филм расте бавно, което затруднява образуването на филмов слой с плътна структура и еднаква дебелина. Този тип фолио не само намалява механичните свойства и устойчивостта на корозия, но също така влияе върху неговите оптични свойства, проявявайки се като матов цвят и неравномерно разпределение. Например, в електролит на сярна киселина с ниска-концентрация полученият оксиден филм обикновено е тънък, рохкава структура, светъл на цвят и очевидно на петна.
Температурата на електролита има ключово влияние върху структурното качество и консистенцията на цвета на оксидния филм. Повишаването на температурата ще подобри мобилността на йони, ще засили смущенията на реакционната система, ще причини флуктуации на тока и напрежението и след това ще доведе до дисбаланс на локалната скорост на растеж на филмовия слой и ще намали общата еднородност. В допълнение, високите температури могат да предизвикат странични реакции, като локално разтваряне или прекристализация на оксидния филм, което допълнително нарушава непрекъснатостта на филмовия слой.
Когато температурата на електролита е твърде висока, реакцията на повърхностно окисление на титановата сплав е бурна и филмовият слой в някои области се сгъстява твърде бързо, образувайки повдигната структура, докато дебелината на филма в други области е тънка, което води до непоследователен интерферентен цвят, причинен от разликата в дебелината на филма. При ниски температурни условия кинетиката на реакцията е ограничена, скоростта на образуване на филм намалява значително и степента на окисление варира в различните региони, което е склонно към "цъфтеж", тоест на повърхността се появява плака или разлика в цвета на ивици. Например, в ниско{2}}температурен хроматен електролит, филмите от оксид от титанова сплав често растат неравномерно, с очевидно разпределение на цветни петна.
Оксидационното напрежение е ключов параметър, който регулира дебелината на анодизиращия филм и видовете интерферентни цветове на титановите сплави. Когато напрежението е твърде ниско, силата на електрическото поле не е достатъчна, за да задвижи пълната реакция на окисляване, скоростта на образуване на филма е бавна и дебелината на филма е недостатъчна, което затруднява образуването на пълен и ярък структурен цвят, което се отразява на външния вид и функционалност.
Прекомерното напрежение обаче крие множество рискове: от една страна, превишаването на критичното напрежение на пробив ще доведе до локален диелектричен пробив, което води до дефекти на филма; От друга страна, напрежението на растеж на филмовия слой се увеличава при високо напрежение, което може лесно да причини неравномерно разпределение на дебелината на филма, което от своя страна води до различни нюанси на цвета. Скоростта на промяна на напрежението също трябва да бъде строго контролирана и твърде бързата промяна на напрежението ще направи структурата на филма твърде трудна за реорганизиране и стабилизиране, което ще доведе до замъглени цветови преходи и неясни граници.
В процеса на високо{0}}напрежение повърхността на титановата сплав може да има точков или линеен пробив, филмовият слой в зоната на пробив се проваля и околната зона е необичайно в образуването на филм поради изкривяване на електрическото поле, образувайки локални ярки петна или тъмни зони, което сериозно засяга визуалната консистенция.
Времето на окисление пряко влияе върху крайната дебелина и структурната цялост на филмовия слой. Ако времето е твърде кратко, оксидният филм не може да нарасне достатъчно, дебелината на филма е недостатъчна и структурата не е плътна, което води до светъл цвят и неравномерно разпределение, което не може да постигне ефективна повърхностна защита и декоративни ефекти.
Твърде дългото време на окисляване обаче може да доведе и до отрицателни ефекти: с напредването на реакцията скоростта на растеж на филма постепенно се забавя и ефектът на междуфазна корозия се увеличава, а прекомерното окисляване може да доведе до разхлабен, порест и дори локален пилинг на слоя филм. Такива структурни дефекти могат сериозно да влошат равномерността на цвета, устойчивостта на свързване и корозия на филмовия слой. Обикновено времето за анодизиране на титанови сплави трябва да бъде зададено между 30 секунди и 600 секунди, в зависимост от конкретната електролитна система и целта на процеса.
По време на дългосрочния -процес на окисление филмовият слой е непрекъснато изложен на електролита, което може да причини локално химическо разтваряне, образувайки микропори и пукнатини, което води до намаляване на оптичните свойства и загуба на защитна функция.
Плътността на тока е основният параметър, който определя скоростта на растеж на оксидния филм, а равномерността на неговото разпределение директно определя съответствието между дебелината на филма и цвета. Ако текущото разпределение на плътността е неравномерно, това ще доведе до разлики в скоростта на образуване на филм в различни региони, причинявайки градиенти на дебелината на филма и след това формиране на феномена на "цъфтеж" поради различни условия на смущение. Например, неправилното подреждане на електрода ще доведе до висока плътност на тока на ръба на детайла или близо до полюсната зона и филмовият слой в тази област ще расте твърде бързо, което може да причини грубо удебеляване или аблация. Зоната далеч от електрода е тънка и светла на цвят поради недостатъчна плътност на тока, образувайки очевидни ленти или плаки.
Следователно правилният дизайн на инструмента и разположението на електродите са от съществено значение за постигане на равномерно разпределение на токовото поле и са предпоставка за получаване на високо-качествени и постоянни цветове.
В процеса на анодизиране на титаниева сплав параметрите като концентрация на електролит, температура, окислително напрежение, време и плътност на тока се свързват един с друг, което заедно влияе върху структурните свойства и видимия цвят на оксидния филм. При действителното производство е необходимо системно да се разглежда взаимодействието между различни параметри, да се комбинират характеристиките на материала на титановата сплав и изискванията за използване на продукта и да се извърши прецизен дизайн и затворен-контрол на цикъла на процеса, за да се подготвят стабилно анодизирани продукти от титаниева сплав с плътен филмов слой, равномерен цвят и отлична производителност и да отговарят на строгите изисквания за качество на повърхността в приложения от висок-клас.
