El anodizado de titanio, como tecnología con propiedades únicas y amplias aplicaciones en el campo del tratamiento de superficies de materiales, ha recibido cada vez más atención en los últimos años. El titanio y sus aleaciones se han utilizado ampliamente en la industria aeroespacial, la biomedicina, la fabricación de automóviles, la electrónica y muchos otros campos gracias a su excelente resistencia específica, resistencia a la corrosión, biocompatibilidad y otras características. El anodizado es un método importante para mejorar aún más el rendimiento de los materiales de titanio. Al formar una película de óxido controlable sobre la superficie del titanio, no solo mejora significativamente sus propiedades físicas, como la resistencia a la corrosión, la resistencia al desgaste y la dureza, sino que también le confiere funciones especiales, como la actividad biológica y las propiedades fotocatalíticas.
La oxidación anódica es un proceso electroquímico en el que un metal o aleación se coloca en un electrolito específico y se aplica un campo eléctrico externo de CC para provocar una reacción de oxidación en el metal, que actúa como ánodo, formando así una película de óxido en su superficie. En el caso del titanio, en la oxidación anódica, los átomos de titanio pierden electrones bajo la acción del campo eléctrico y se oxidan a iones de titanio (Tiⁿ⁺) que entran en el electrolito. Posteriormente, los iones de titanio se combinan con aniones (como OH⁻, etc.) en el electrolito para formar gradualmente una película de óxido de titanio (TiO₂) sobre la superficie del titanio.
reacción anódica: Ti – ne⁻→Tiⁿ⁺. A medida que la reacción continúa, los iones de titanio generados (Tiⁿ⁺) continúan difundiéndose en el electrolito, mientras que los aniones (como el OH⁻) presentes en el electrolito migran a la superficie del ánodo.
Reacción catódica: 2H⁺ + 2e⁻→H₂↑. El hidrógeno se genera continuamente en el cátodo, mientras que los cationes (como iones metálicos, etc.) en la solución migran al cátodo.
Los iones de titanio (Tiⁿ⁺) que migran a la superficie del ánodo se combinan con aniones (como OH⁻) en el electrolito para generar óxido de titanio (TiO₂) y gradualmente forman una película de óxido en la superficie del titanio.
Titanio anodizado con ácido sulfúrico
El uso de ácido sulfúrico como electrolito principal es el método de anodizado más común. En una solución de ácido sulfúrico con una concentración del 15 % al 30 %, se forma una película de óxido sobre la superficie del titanio controlando parámetros como el voltaje, la temperatura y el tiempo. Este método es económico, crea una película de óxido uniforme y densa con un espesor moderado y se utiliza ampliamente en la industria aeroespacial, la electrónica, etc.
Anodizado de titanio con ácido oxálico
Utilizando un electrolito de ácido oxálico, se puede formar una película de óxido más gruesa y dura sobre la superficie del titanio. Esta película de óxido posee una estructura especial y buena resistencia al desgaste y a la corrosión. Se utiliza a menudo en piezas mecánicas con altos requisitos de dureza y resistencia al desgaste, como las piezas de titanio en motores de automóviles. Tras el anodizado con ácido oxálico, puede soportar condiciones de trabajo más severas.
Anodizado de titanio con ácido fosfórico
Usando electrolito de ácido fosfórico, la película de óxido generada tiene un buen rendimiento de adsorción, lo que favorece el teñido, pintura, etc. posteriores. Se usa ampliamente en productos de titanio que requieren decoración de superficie o recubrimiento adicional, como materiales de titanio utilizados para decoración arquitectónica, que se pueden teñir después del anodizado con ácido fosfórico para obtener colores intensos.
Titanio anodizado con ácido crómico
Uso de ácido crómico como electrolito. Se utiliza frecuentemente en piezas aeroespaciales con altos requisitos de resistencia a la fatiga, como las piezas estructurales de aleación de titanio de las alas de aeronaves, para mejorar la resistencia a la corrosión y garantizar la vida útil a la fatiga. Sin embargo, el ácido crómico es tóxico y las aguas residuales deben tratarse rigurosamente antes de su uso.
