Titananodisering, som en teknologi med unike egenskaper og brede anvendelser innen materialoverflatebehandling, har fått økende oppmerksomhet de siste årene. Titan og titanlegeringer har blitt mye brukt innen luftfart, biomedisin, bilproduksjon, elektronikk og mange andre felt på grunn av deres utmerkede spesifikke styrke, korrosjonsbestandighet, biokompatibilitet og andre egenskaper. Anodisering er et viktig middel for å forbedre ytelsen til titanmaterialer ytterligere. Ved å danne en kontrollerbar oksidfilm på overflaten av titan, kan det ikke bare forbedre dets fysiske egenskaper som korrosjonsbestandighet, slitestyrke, hardhet osv. betydelig, men også gi det noen spesielle funksjoner, som biologisk aktivitet og fotokatalytiske egenskaper.
Prinsippet for anodisk oksidasjon
Anodisk oksidasjon er en elektrokjemisk prosess der et metall eller en legering plasseres i en spesifikk elektrolytt, og et eksternt likestrømsfelt påføres for å få metallet til å gjennomgå en oksidasjonsreaksjon som en anode, og derved danne en oksidfilm på overflaten. For titan mister titanatomer elektroner under påvirkning av det elektriske feltet ved anodisk oksidasjon og oksideres til titanioner (Tiⁿ⁺) og går inn i elektrolytten. Deretter kombineres titanionene med anioner (som OH⁻, etc.) i elektrolytten for gradvis å danne en titanoksidfilm (TiO₂) på titanoverflaten.
Anodisk reaksjonTi – ne⁻→Tiⁿ⁺. Etter hvert som reaksjonen fortsetter, fortsetter de genererte titanionene (Tiⁿ⁺) å diffundere inn i elektrolytten, mens anioner (som OH⁻) i elektrolytten migrerer til anodeoverflaten.
Katodereaksjon: 2H⁺ + 2e⁻→H₂↑. Hydrogen genereres kontinuerlig på katoden, mens kationer (som metallioner osv.) i løsningen migrerer til katoden.
Titanionene (Tiⁿ⁺) som migrerer til anodeoverflaten kombineres med anioner (som OH⁻) i elektrolytten for å generere titanoksid (TiO₂), og danner gradvis en oksidfilm på titanoverflaten.
Svovelsyreanodisert titan
Bruk av svovelsyre som hovedelektrolytt er den vanligste anodiseringsmetoden. I en svovelsyreløsning med en konsentrasjon på 15 %–30 % dannes en oksidfilm på titanoverflaten ved å kontrollere parametere som spenning, temperatur og tid. Den har lave kostnader, skaper en jevn og tett oksidfilm med moderat filmtykkelse, og er mye brukt innen luftfart, elektronikk, etc.
Oksalsyreanodisering av titan
Ved bruk av oksalsyreelektrolytt kan det dannes en tykkere og hardere oksidfilm på titanoverflaten. Oksidfilmen har en spesiell struktur og god slitestyrke og korrosjonsbestandighet. Den brukes ofte i mekaniske deler med høye krav til hardhet og slitestyrke, for eksempel titandeler i bilmotorer. Etter oksalsyreanodisering kan den tåle mer tøffe arbeidsforhold.
Fosforsyreanodisering av titan
Ved bruk av fosforsyreelektrolytt har den genererte oksidfilmen god adsorpsjonsytelse, noe som bidrar til påfølgende farging, maling osv. Den er mye brukt i titanprodukter som krever overflatedekorasjon eller ytterligere belegg, for eksempel titanmaterialer som brukes til arkitektonisk dekorasjon, som kan farges etter fosforsyreanodisering for å oppnå rike farger.
Kromsyreanodisert titan
Bruk av kromsyre som elektrolytt. Det brukes ofte i luftfartsdeler med høye krav til utmattingsytelse, som titanlegeringsstrukturdeler i flyvinger, for å forbedre korrosjonsmotstanden samtidig som utmattingslevetiden sikres. Kromsyre er imidlertid giftig, og avløpsvann må behandles nøye når det brukes.
