A titán eloxálása, mint egyedi tulajdonságokkal rendelkező és széles körben alkalmazható technológia az anyagfelület-kezelés területén, az utóbbi években egyre nagyobb figyelmet kapott. A titánt és titánötvözeteket széles körben használják a repülőgépiparban, a biomedicinában, az autóiparban, az elektronikában és számos más területen kiváló fajlagos szilárdságuk, korrózióállóságuk, biokompatibilitásuk és egyéb tulajdonságaik miatt. Az eloxálás fontos eszköz a titán anyagok teljesítményének további javítására. A titán felületén egy szabályozható oxidfilm kialakításával nemcsak jelentősen javíthatja fizikai tulajdonságait, például korrózióállóságát, kopásállóságát, keménységét stb., hanem speciális funkciókat is felruházhat vele, például biológiai aktivitást és fotokatalitikus tulajdonságokat.
Az anódos oxidáció elve
Az anódos oxidáció egy elektrokémiai folyamat, amelynek során egy fémet vagy ötvözetet egy adott elektrolitba helyeznek, és egy külső egyenáramú elektromos mező hatására a fém anódként oxidációs reakción megy keresztül, ezáltal oxidfilmet képezve a felületén. Titán esetében az anódos oxidáció során a titánatomok az elektromos mező hatására elektronokat veszítenek, titánionokká (Tiⁿ⁺) oxidálódnak, és belépnek az elektrolitba. Ezt követően a titánionok az elektrolitban lévő anionokkal (például OH⁻ stb.) egyesülnek, és fokozatosan titán-oxid (TiO₂) filmet képeznek a titán felületén.
Anódos reakció: Ti – ne⁻→Tiⁿ⁺. A reakció folytatódásával a keletkezett titánionok (Tiⁿ⁺) tovább diffundálnak az elektrolitba, míg az elektrolitban lévő anionok (például OH⁻) az anód felületére vándorolnak.
Katódreakció: 2H⁺ + 2e⁻→H₂↑. A katódon folyamatosan hidrogén keletkezik, miközben az oldatban lévő kationok (például fémionok stb.) a katódra vándorolnak.
Az anód felületére vándorló titánionok (Tiⁿ⁺) az elektrolitban lévő anionokkal (például OH⁻) egyesülve titán-oxidot (TiO₂) hoznak létre, és fokozatosan oxidfilmet képeznek a titán felületén.
Kénsavval eloxált titán
A kénsav, mint fő elektrolit használata az eloxálás leggyakoribb módszere. 15–30%-os koncentrációjú kénsavoldatban oxidfilm képződik a titán felületén olyan paraméterek szabályozásával, mint a feszültség, a hőmérséklet és az idő. Alacsony költséggel jár, egyenletes és sűrű oxidfilmet hoz létre közepes filmvastagsággal, és széles körben használják a repülőgépiparban, az elektronikában stb.
Oxálsavas eloxáló titán
Oxálsav elektrolit használatával vastagabb és keményebb oxidfilm alakítható ki a titán felületén. Az oxidfilm speciális szerkezettel, jó kopásállósággal és korrózióállósággal rendelkezik. Gyakran használják olyan mechanikus alkatrészekben, ahol magasak a keménységi és kopásállósági követelmények, például titán alkatrészekben autómotorokban. Az oxálsavas eloxálás után még súlyosabb munkakörülményeket is elbír.
Foszforsavas titán eloxálás
Foszforsav elektrolit alkalmazásával a keletkezett oxidfilm jó adszorpciós teljesítménnyel rendelkezik, ami elősegíti a későbbi festést, festést stb. Széles körben használják olyan titántermékekben, amelyek felületkezelést vagy további bevonatot igényelnek, például építészeti dekorációhoz használt titánanyagokban, amelyeket foszforsavas eloxálás után gazdag színek eléréséhez festeni lehet.
Krómsavval eloxált titán
Krómsavat használnak elektrolitként. Gyakran használják repülőgépipari alkatrészekben, ahol magas a kifáradási teljesítménykövetelmény, például repülőgépszárnyak titánötvözetből készült szerkezeti részeiben, a korrózióállóság javítása és a kifáradási élettartam biztosítása érdekében. A krómsav azonban mérgező, és a szennyvizet szigorúan kezelni kell használat esetén.
