En el camp del processament de metalls i el tractament de superfícies, els aliatges de titani s'utilitzen àmpliament en les indústries aeroespacials, de dispositius mèdics i de joieria{0}}de gamma alta a causa de la seva alta resistència específica, baixa densitat, excel·lent resistència a la corrosió i bona biocompatibilitat. Com a procés clau per millorar les propietats superficials dels aliatges de titani i donar-los un aspecte decoratiu, l'anodització afecta directament el rendiment i el valor afegit dels components.
La concentració d'electròlits és un dels paràmetres bàsics que determinen la taxa de formació de la pel·lícula d'anodització i la qualitat de la pel·lícula de l'aliatge de titani. Una concentració massa alta accelerarà significativament el creixement de la pel·lícula d'òxid, però el procés de formació de pel·lícula massa ràpid pot induir fàcilment una ruptura local o "ablació", donant lloc a una microestructura solta i una rugositat superficial augmentada, que al seu torn afecta la uniformitat de l'efecte d'interferència òptica i condueix a un desenvolupament desigual del color. Per exemple, en els electròlits d'àcid fosfòric, si la concentració d'àcid fosfòric és alta, la pel·lícula d'òxid formada a la superfície de l'aliatge de titani és sovint gruixuda i desigual, i l'àrea d'ablació exposa la matriu a causa del dany de la capa de pel·lícula, formant una diferència de color evident i un contrast de clarobscur amb l'àrea circumdant.
Al contrari, si la concentració d'electròlit és massa baixa, la força motriu-que forma la pel·lícula és insuficient i la pel·lícula d'òxid creix lentament, cosa que dificulta la formació d'una capa de pel·lícula amb una estructura densa i un gruix uniforme. Aquest tipus de pel·lícula no només redueix les propietats mecàniques i la resistència a la corrosió, sinó que també afecta les seves propietats òptiques, manifestant-se com un color apagat i una distribució desigual. Per exemple, en l'electròlit d'àcid sulfúric de baixa-concentració, la pel·lícula d'òxid obtinguda acostuma a ser prima, d'estructura solta, de color clar i evidentment motejada.
La temperatura de l'electròlit té un impacte clau en la qualitat estructural i la consistència del color de la pel·lícula d'òxid. L'augment de la temperatura millorarà la mobilitat dels ions, intensificarà la pertorbació del sistema de reacció, provocarà fluctuacions de corrent i tensió i, a continuació, provocarà un desequilibri de la taxa de creixement local de la capa de pel·lícula i reduirà la uniformitat general. A més, les altes temperatures poden induir reaccions secundaries, com ara la dissolució local o la recristal·lització de la pel·lícula d'òxid, que pertorba encara més la continuïtat de la capa de pel·lícula.
Quan la temperatura de l'electròlit és massa alta, la reacció d'oxidació de la superfície de l'aliatge de titani és violenta i la capa de pel·lícula en algunes zones s'espesseix massa ràpidament, formant una estructura elevada, mentre que el gruix de la pel·lícula en altres àrees és prim, donant lloc a una interferència de color inconsistent causada per la diferència de gruix de la pel·lícula. En condicions de baixa temperatura, la cinètica de reacció és limitada, la velocitat de formació de pel·lícula disminueix significativament i el grau d'oxidació varia en diferents regions, que és propens a "florir", és a dir, la superfície apareix placa o diferència de color ratllada. Per exemple, en l'electròlit de cromat de baixa -temperatura, les pel·lícules d'òxid d'aliatge de titani sovint creixen de manera desigual, amb una distribució òbvia de taques de color.
La tensió d'oxidació és un paràmetre clau que regula el gruix de la pel·lícula d'anodització i els tipus de colors d'interferència dels aliatges de titani. Quan la tensió és massa baixa, la força del camp elèctric no és suficient per impulsar la reacció d'oxidació completa, la velocitat de formació de la pel·lícula és lenta i el gruix de la pel·lícula és insuficient, cosa que dificulta la formació d'un color estructural complet i brillant, que afecta l'aspecte i la funcionalitat.
No obstant això, una tensió excessiva té múltiples riscos: d'una banda, superar la tensió crítica de ruptura comportarà una ruptura dielèctrica local, donant lloc a defectes de pel·lícula; D'altra banda, l'estrès de creixement de la capa de pel·lícula augmenta sota alta tensió, cosa que pot provocar fàcilment una distribució desigual del gruix de la pel·lícula, que al seu torn condueix a diferents tons de color. La taxa de canvi de tensió també s'ha de controlar estrictament, i la rampa de tensió massa ràpida farà que l'estructura de la pel·lícula sigui massa difícil de reorganitzar i estabilitzar, donant lloc a transicions de color borroses i límits poc clars.
En el procés d'alta tensió-, la superfície de l'aliatge de titani pot tenir una ruptura puntual o lineal, la capa de pel·lícula a l'àrea de trencament falla i l'àrea circumdant és anormal en la formació de pel·lícules a causa de la distorsió del camp elèctric, formant punts brillants o zones fosques locals, la qual cosa afecta seriosament la consistència visual.
El temps d'oxidació afecta directament el gruix final i la integritat estructural de la capa de pel·lícula. Si el temps és massa curt, la pel·lícula d'òxid no pot créixer prou, el gruix de la pel·lícula és insuficient i l'estructura no és densa, donant lloc a un color clar i una distribució desigual, que no pot aconseguir una protecció superficial efectiva i efectes decoratius.
Tanmateix, un temps d'oxidació massa llarg també pot introduir efectes negatius: a mesura que avança la reacció, la velocitat de creixement de la pel·lícula s'alenteix gradualment i l'efecte de corrosió interfacial augmenta, i l'oxidació excessiva pot provocar un descamació solta, porosa i fins i tot local de la capa de pel·lícula. Aquests defectes estructurals poden degradar seriosament la uniformitat del color, la unió i la resistència a la corrosió de la capa de pel·lícula. Normalment, el temps d'anodització d'aliatges de titani s'ha d'establir entre 30 segons i 600 segons, depenent del sistema d'electròlit específic i de l'objectiu del procés.
Durant el procés d'oxidació-a llarg termini, la capa de pel·lícula s'exposa contínuament a l'electròlit, que pot provocar una dissolució química local, formant microporus i esquerdes, la qual cosa provoca una disminució de les propietats òptiques i la pèrdua de la funció protectora.
La densitat de corrent és el paràmetre bàsic que determina la taxa de creixement de la pel·lícula d'òxid, i la uniformitat de la seva distribució determina directament la consistència entre el gruix de la pel·lícula i el color. Si la distribució de la densitat actual és desigual, provocarà diferències en les taxes de formació de pel·lícules en diferents regions, provocant gradients de gruix de pel·lícula i, a continuació, formant el fenomen de "floració" a causa de diferents condicions d'interferència. Per exemple, una disposició inadequada dels elèctrodes farà que la densitat de corrent de la vora de la peça de treball o prop de l'àrea del pol sigui alta i la capa de pel·lícula d'aquesta àrea creixerà massa ràpidament, cosa que pot provocar un espessiment o ablació. La zona allunyada de l'elèctrode és prima i de color clar a causa de la insuficient densitat de corrent, formant bandes o plaques evidents.
Per tant, un disseny adequat d'eines i una disposició dels elèctrodes són essencials per aconseguir una distribució uniforme del camp de corrent i són els requisits previs per obtenir colors uniformes i d'alta-qualitat.
En el procés d'anodització de l'aliatge de titani, els paràmetres com la concentració d'electròlits, la temperatura, la tensió d'oxidació, el temps i la densitat de corrent s'acoblen entre si, que afecten les propietats estructurals i el color aparent de la pel·lícula d'òxid. En la producció real, cal considerar sistemàticament la interacció entre diversos paràmetres, combinar les característiques del material de l'aliatge de titani i els requisits d'ús del producte, i dur a terme un disseny precís i un control de bucle tancat de la finestra del procés, per tal de preparar de manera estable productes anoditzats d'aliatge de titani amb una capa de pel·lícula densa, un color uniforme i un rendiment excel·lent, i complir els estrictes requisits d'alta qualitat de la superfície.
