Titananodisering, som en teknologi med unikke egenskaber og brede anvendelser inden for materialeoverfladebehandling, har fået stigende opmærksomhed i de senere år. Titan og titanlegeringer har været meget anvendt inden for luftfart, biomedicin, bilproduktion, elektronik og mange andre områder på grund af deres fremragende specifikke styrke, korrosionsbestandighed, biokompatibilitet og andre egenskaber. Anodisering er et vigtigt middel til yderligere at forbedre ydeevnen af titanmaterialer. Ved at danne en kontrollerbar oxidfilm på overfladen af titanium kan det ikke kun forbedre dets fysiske egenskaber, såsom korrosionsbestandighed, slidstyrke, hårdhed osv., betydeligt, men også give det nogle særlige funktioner, såsom biologisk aktivitet og fotokatalytiske egenskaber.
Anodisk oxidation er en elektrokemisk proces, hvor et metal eller en legering placeres i en specifik elektrolyt, og et eksternt elektrisk jævnstrømsfelt påføres for at få metallet til at gennemgå en oxidationsreaktion som en anode, hvorved der dannes en oxidfilm på overfladen. For titanium mister titanatomer elektroner under påvirkning af det elektriske felt ved anodisk oxidation og oxideres til titanioner (Tiⁿ⁺) og kommer ind i elektrolytten. Derefter kombineres titanionerne med anioner (såsom OH⁻ osv.) i elektrolytten for gradvist at danne en titanoxidfilm (TiO₂) på titanoverfladen.
Anodisk reaktionTi – ne⁻→Tiⁿ⁺. Efterhånden som reaktionen fortsætter, fortsætter de genererede titanioner (Tiⁿ⁺) med at diffundere ind i elektrolytten, mens anioner (såsom OH⁻) i elektrolytten migrerer til anodeoverfladen.
Katodereaktion: 2H⁺ + 2e⁻→H₂↑. Hydrogen genereres kontinuerligt på katoden, mens kationer (såsom metalioner osv.) i opløsningen migrerer til katoden.
Titanionerne (Tiⁿ⁺), der migrerer til anodens overflade, kombineres med anioner (såsom OH⁻) i elektrolytten for at danne titanoxid (TiO₂) og danner gradvist en oxidfilm på titanoverfladen.
Svovlsyreanodiseret titanium
Brug af svovlsyre som den primære elektrolyt er den mest almindelige anodiseringsmetode. I en svovlsyreopløsning med en koncentration på 15% - 30% dannes en oxidfilm på titaniumoverfladen ved at kontrollere parametre som spænding, temperatur og tid. Det har lave omkostninger, skaber en ensartet og tæt oxidfilm med moderat filmtykkelse og er meget anvendt inden for luftfart, elektronik osv.
Oxalsyreanodisering af titanium
Ved hjælp af oxalsyreelektrolyt kan der dannes en tykkere og hårdere oxidfilm på titaniumoverfladen. Oxidfilmen har en speciel struktur og god slidstyrke og korrosionsbestandighed. Den bruges ofte i mekaniske dele med høje krav til hårdhed og slidstyrke, såsom titaniumdele i bilmotorer. Efter oxalsyreanodisering kan den modstå mere barske arbejdsforhold.
Fosforsyreanodisering af titanium
Ved hjælp af fosforsyreelektrolyt har den genererede oxidfilm god adsorptionsevne, hvilket er befordrende for efterfølgende farvning, maling osv. Den anvendes i vid udstrækning i titanprodukter, der kræver overfladedekoration eller yderligere belægning, såsom titanmaterialer, der anvendes til arkitektonisk dekoration, som kan farves efter fosforsyreanodisering for at opnå fyldige farver.
Kromsyreanodiseret titanium
Brug af chromsyre som elektrolyt. Det bruges ofte i luftfartsdele med høje krav til udmattelsesevne, såsom strukturelle dele af titanlegeringer i flyvinger, for at forbedre korrosionsbestandigheden og samtidig sikre udmattelseslevetiden. Kromsyre er dog giftigt, og spildevand skal behandles nøje, når det bruges.
