V oblasti spracovania kovov a povrchovej úpravy sú zliatiny titánu široko používané v leteckom a kozmickom priemysle, v zdravotníckych pomôckach a v špičkovom -šperkárskom priemysle pre ich vysokú špecifickú pevnosť, nízku hustotu, vynikajúcu odolnosť proti korózii a dobrú biokompatibilitu. Ako kľúčový proces na zlepšenie povrchových vlastností titánových zliatin a dodanie im dekoratívneho vzhľadu, eloxovanie priamo ovplyvňuje výkon a pridanú hodnotu komponentov.
Koncentrácia elektrolytu je jedným zo základných parametrov, ktoré určujú rýchlosť tvorby anodického filmu a kvalitu filmu titánovej zliatiny. Príliš vysoká koncentrácia výrazne urýchli rast oxidového filmu, ale príliš rýchly proces tvorby filmu môže ľahko vyvolať lokálny rozpad alebo „abláciu“, čo má za následok uvoľnenú mikroštruktúru a zvýšenú drsnosť povrchu, čo následne ovplyvňuje rovnomernosť efektu optickej interferencie a vedie k nerovnomernému vývoju farby. Napríklad v elektrolytoch kyseliny fosforečnej, ak je koncentrácia kyseliny fosforečnej vysoká, oxidový film vytvorený na povrchu titánovej zliatiny je často hrubý a nerovnomerný a oblasť ablácie odhaľuje matricu v dôsledku poškodenia filmovej vrstvy, čím sa vytvára zjavný farebný rozdiel a šerosvitný kontrast s okolitou oblasťou.
Naopak, ak je koncentrácia elektrolytu príliš nízka, hnacia sila-tvorby filmu je nedostatočná a oxidový film rastie pomaly, čo sťažuje vytvorenie filmovej vrstvy s hustou štruktúrou a rovnomernou hrúbkou. Tento typ fólie znižuje nielen mechanické vlastnosti a odolnosť proti korózii, ale ovplyvňuje aj jej optické vlastnosti, čo sa prejavuje matnou farbou a nerovnomerným rozložením. Napríklad v elektrolyte kyseliny sírovej s nízkou koncentráciou je získaný oxidový film zvyčajne tenký, má voľnú štruktúru, má svetlú farbu a je zjavne škvrnitý.
Teplota elektrolytu má kľúčový vplyv na štrukturálnu kvalitu a farebnú konzistenciu oxidového filmu. Zvýšenie teploty zvýši mobilitu iónov, zintenzívni narušenie reakčného systému, spôsobí kolísanie prúdu a napätia a potom povedie k nerovnováhe lokálnej rýchlosti rastu vrstvy filmu a zníži celkovú uniformitu. Okrem toho môžu vysoké teploty vyvolať vedľajšie reakcie, ako je lokálne rozpúšťanie alebo rekryštalizácia oxidového filmu, čo ďalej narúša kontinuitu filmovej vrstvy.
Keď je teplota elektrolytu príliš vysoká, povrchová oxidačná reakcia titánovej zliatiny je prudká a vrstva filmu v niektorých oblastiach príliš rýchlo zhustne, čím sa vytvorí vyvýšená štruktúra, zatiaľ čo hrúbka filmu v iných oblastiach je tenká, čo vedie k nekonzistentnej interferenčnej farbe spôsobenej rozdielom v hrúbke filmu. V podmienkach nízkej teploty je reakčná kinetika obmedzená, rýchlosť tvorby filmu sa výrazne znižuje a stupeň oxidácie sa v rôznych oblastiach líši, čo je náchylné na "kvitnutie", to znamená, že na povrchu sa objaví plak alebo pruhovaný farebný rozdiel. Napríklad v nízkoteplotnom-chrómanom elektrolyte filmy oxidu titánu často rastú nerovnomerne so zjavnou distribúciou farebných škvŕn.
Oxidačné napätie je kľúčovým parametrom, ktorý reguluje hrúbku anodizačného filmu a typy interferenčných farieb zliatin titánu. Keď je napätie príliš nízke, intenzita elektrického poľa nestačí na poháňanie plnej oxidačnej reakcie, rýchlosť tvorby filmu je pomalá a hrúbka filmu je nedostatočná, čo sťažuje vytvorenie plnej a svetlej štrukturálnej farby, čo ovplyvňuje vzhľad a funkčnosť.
Avšak nadmerné napätie má viacero rizík: na jednej strane prekročenie kritického prierazného napätia povedie k lokálnemu dielektrickému prierazu, čo vedie k defektom filmu; Na druhej strane sa pod vysokým napätím zvyšuje rastové napätie vrstvy filmu, čo môže ľahko spôsobiť nerovnomerné rozloženie hrúbky filmu, čo následne vedie k rôznym farebným odtieňom. Rýchlosť zmeny napätia musí byť tiež prísne kontrolovaná a príliš rýchly nárast napätia spôsobí, že štruktúra filmu bude príliš náročná na reorganizáciu a stabilizáciu, čo má za následok rozmazané farebné prechody a nejasné hranice.
Pri vysokonapäťovom procese môže mať povrch titánovej zliatiny bodový alebo lineárny rozpad, vrstva filmu v oblasti zlomu zlyhá a okolitá oblasť má abnormálnu tvorbu filmu v dôsledku skreslenia elektrického poľa, vytvárajúc lokálne svetlé škvrny alebo tmavé oblasti, čo vážne ovplyvňuje vizuálnu konzistenciu.
Čas oxidácie priamo ovplyvňuje konečnú hrúbku a štrukturálnu integritu vrstvy filmu. Ak je čas príliš krátky, oxidový film nemôže dostatočne rásť, hrúbka filmu je nedostatočná a štruktúra nie je hustá, čo vedie k svetlej farbe a nerovnomernému rozloženiu, čo nemôže dosiahnuť účinnú ochranu povrchu a dekoratívne efekty.
Príliš dlhý čas oxidácie však môže priniesť aj negatívne účinky: ako reakcia postupuje, rýchlosť rastu filmu sa postupne spomaľuje a zvyšuje sa efekt medzipovrchovej korózie a nadmerná oxidácia môže viesť k uvoľneniu, pórovitosti a dokonca aj k lokálnemu odlupovaniu vrstvy filmu. Takéto štrukturálne defekty môžu vážne zhoršiť farebnú jednotnosť, priľnavosť a odolnosť vrstvy filmu proti korózii. Čas na eloxovanie titánových zliatin by sa mal zvyčajne nastaviť medzi 30 sekundami a 600 sekundami, v závislosti od špecifického elektrolytického systému a cieľa procesu.
Počas dlhodobého -oxidačného procesu je vrstva filmu nepretržite vystavená elektrolytu, čo môže spôsobiť lokálne chemické rozpúšťanie, tvorbu mikropórov a prasklín, čo vedie k zníženiu optických vlastností a strate ochrannej funkcie.
Prúdová hustota je základným parametrom, ktorý určuje rýchlosť rastu oxidového filmu a rovnomernosť jeho distribúcie priamo určuje konzistenciu medzi hrúbkou filmu a farbou. Ak je distribúcia prúdovej hustoty nerovnomerná, povedie to k rozdielom v rýchlosti tvorby filmu v rôznych oblastiach, čo spôsobí gradienty hrúbky filmu a potom vytvorí fenomén "kvitnutia" v dôsledku rôznych interferenčných podmienok. Napríklad nesprávne usporiadanie elektród spôsobí, že hustota prúdu na okraji obrobku alebo v blízkosti oblasti pólu bude vysoká a vrstva filmu v tejto oblasti bude rásť príliš rýchlo, čo môže spôsobiť hrubé zhrubnutie alebo abláciu. Oblasť vzdialená od elektródy je tenká a má svetlú farbu v dôsledku nedostatočnej prúdovej hustoty a vytvára zjavné pásy alebo plaky.
Správny dizajn nástrojov a rozmiestnenie elektród sú preto nevyhnutné na dosiahnutie rovnomerného rozloženia prúdového poľa a sú nevyhnutným predpokladom na získanie-kvalitných a konzistentných farieb.
V procese anodizácie titánovej zliatiny sú parametre, ako je koncentrácia elektrolytu, teplota, oxidačné napätie, čas a hustota prúdu, navzájom spojené, čo spolu ovplyvňuje štrukturálne vlastnosti a zdanlivú farbu oxidového filmu. Pri skutočnej výrobe je potrebné systematicky zvažovať interakciu medzi rôznymi parametrami, kombinovať materiálové charakteristiky titánovej zliatiny a požiadavky na použitie produktu a vykonávať precízny návrh a uzavretú{1}}kontrolu procesného okna, aby sa stabilne pripravovali eloxované produkty z titánovej zliatiny s hustou vrstvou filmu, jednotnou farbou a vynikajúcim výkonom a spĺňali prísne požiadavky na kvalitu povrchu vo špičkových-aplikáciách.
