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钛及钛合金的阳极氧化工艺

阳极氧化工艺是一种在金属及其合金表面电解氧化形成氧化膜的传统技术。运用该技术在钛合金表面做成的氧化膜色彩均匀、耐腐蚀、结合力强以及良好的生物相容性,在现代生物医学领域和航空航天领域得到了广泛的应用。

钛的阳极氧化工艺是利用钛作为阳极,不锈钢等其他金属作为阴极,借助一定的电解液,通过电化学反应促使钛合金表面发生氧化反应而形成氧化膜。这层氧化膜对光线的反射和折射作用非常明显,且不同厚度的氧化膜会呈现出不同的颜色,同时具有保护性,因此是一种理想的装饰层与耐磨层,被广泛应用于建筑、航空、医学等领域。

钛及其合金的阳极氧化着色方法

钛及其合金的阳极氧化着色工艺流程:

去油(强碱系去油剂 )→

水洗→

初酸洗(氢氟酸水溶液) →

水洗→

二次酸洗(氢氟酸+过氧化氢水溶液)→

水洗→

阳极氧化(磷酸水溶液中定电压电解)→

水洗→封闭→干燥

具体流程说明:

1、去油

去油是为了除去轧制时残留在钛表面上的油剂。因为油的附着部分渗水性很差,在对钛表面进行酸洗时容易出现着色不均的现象。

2、初酸洗

初酸洗是为了在钛及其合金的表面形成梨皮花纹。使用5%重量浓度的氢氟酸对钛酸洗,可促使梨皮花纹形成。

3、二次酸洗

二次酸洗是为了除去一次酸洗在表面形成的粉状污物。此外,为了避免酸洗不均,有必要在氢氟酸一次溶解表面污物后,使用氢氟酸与过氧化氢水溶液使钛离子成为某含钛的络合物而达到稳定。

4、阳极氧化

使用电解液1%重量浓度的磷酸,以铝板作为阴极,经前处理后的钛板作为阳极进行恒电压处理。随着电压上升,钛表面的氧化膜增厚,从而呈现出各种不同的颜色变化。


表:阳极氧化电压与色泽、膜厚的关系

5、封闭

为了提高阳极氧化膜的耐蚀、抗污染和耐磨等性能,钛及其合金在进行阳极氧化着色后需要用热水、蒸汽、含无机盐和有机物的溶液进行封闭处理。

6、干燥

封闭后用干净的棉布拭去工件上的水分,使其自然晾干。

综上可以看出,钛及其合金的阳极氧化工艺方法相对较为简单,且表面形成的颜色丰富,再加上成本较为低廉,因此很容易在工业上得到普及,是一种发展前景很好的氧化着色技术。