Как изменить цвет титана

В этой заметке я немного расскажу о том, как «красится» титановое изделие.

В мире существует множество технологий, придающий цвет тому или иному материалу.

Цвет можно изменить у чего угодно и как угодно, и в зависимости от химических, физических свойств вещества выбирается та или иная технология.

Самые простые и дешёвые из них — это окрашивание и эмалирование. Эмаль накладывается на дерево, на металлы, да на всё что угодно. Однако если эти технологии и применимы к другим металлам, то с титаном этот номер не прокатит. Ведь, как я рассказывал ранее в статьях, титан в холодном состоянии практически полностью инертен по отношению к любым агрессивным средам, в том числе и к краске, эпоксидке и эмали. Чуть нагреешь — и все труды отваливаются. Распространённым изменением цвета на металлах является также гальваника. Вы когда-нибудь задумывались, как иногда делается белое золото или почему золотые изделия очень хорошо блестят белым цветом, или черным? Это и есть гальваническое родиевое покрытие, и иногда его применяют для удешевления производства белого золота (когда у заказчика нет денег на полноценную технологию) или для того, чтобы закрыть дефекты, или для того, чтобы придать оттенки изделию. Однако с титаном этот номер не прокатит — на любой титан, независимо от марки, гальваническое покрытие как ложится, так и слезает.

Поэтому, чтобы покрасить титан так, чтобы поверхность приобрела относительно устойчивый цвет, приходится изгаляться с другими технологиями. Самая распространённая из них — простое нагревание в муфельной печи или нагревание просто газовой горелкой. Пожалуй, самая доступная технология — что может быть проще: купил газовый туристический баллон для плиток (200 рублей), горелку (500 рублей), и нагревай себе. При этом поверхность будет плыть совершенно разными цветами. Минус такой технологии — процесс неуправляем, и неизвестно какие вы получите цвета. Ведь разные титановые марки по разному реагируют на одну и ту же температуру. Одна может покраситься в цвет, а другая вообще почернеть в графит. В муфельной печи, которая может нагреть титан до определённой температуры, этот процесс более управляем, но полагаю, не у каждого дома есть она, поэтому с ней сложнее. Минусы термообработки в том, что они применимы только к матовым поверхностям. Если отполировать титан до зеркала и затем нагревать, на поверхности появятся разные неприятные артефакты, значительно снижающее качество внешнего вида, и окрашивание не будет равномерным.

То же самое кольцо, вид с другого боку

Конечно да, при нагреве горелкой температура на поверхности создаётся совершенно разная, и титан красиво может поплыть всеми цветами радуги, но при этом такое изделие не должно претендовать на звание ювелирного — так как вся тончайшая работа по полировке будет просто спущена коту под хвост — артефактов в данном случае не избежать. Поэтому изделия, обработанные при помощи температуры, никогда не полируют до зеркала — в этом просто нет никакого смысла, так как вся работа будет испорчена, а качественно полировать любой титан — это большой труд. Выше — картинка простого глянцевого колечка. Дёшево, забавно и совсем не сердито.

Итак,

Плюсы плюсы термической обработки титана: дёшево, дешевле только бесплатно.

Минусы: покрытие не держится долго в местах трения (что бы не писали о нём), не позволяет сохранить идеальное зеркало и набор заданных цветов плохо управляем.

Следующий тип придания цвета титановой поверхности — это электрохимическое анодирование.

Поскольку титан в простых домашних условиях почти ни с чем не реагирует, приходится прибегать к помощи электричества. Такая технология предполагает погружение титанового изделия в слабой концентрации электролит, и на изделие при помощи электрического тока перетекают ионы нержавеющей стали. Благодаря этому поверхность приобретает очень красивый равномерный цвет, при этом процесс управляем — определённое напряжение соответствует определённому цвету. Такая технология требует уже больших вложений, так как такие блоки питания стоят дороже, чем газовая горелка из туристического или авто-магазина. Однако у технологии есть и значительные минусы — покрытие неустойчиво к трению, а некоторые цвета нельзя нанести, не испортив полировку.

Итак, плюсы технологии электрохимического анодирования

1. Процесс почти полностью управляем.

2. Позволяет получить практически любой цвет.

3. Некоторые цвета позволяют сохранить идеальную зеркальную поверхность.

Минусы — покрытие ещё более неустойчиво, чем термооксидирование и несколько более дорогостоящее, так как требует покупки качественного блока питания с точной тонкой регулировки ампеража и вольтажа.

Ещё один способ, который набирает обороты и обладает также рядом плюсов — это химическое травление титана.

Да, титан инертен по отношению к агрессивным средам в быту, но использования моногидратов различных кислот в комбинации, при помещении титана в колбу с таким очень агрессивным раствором с последующим подогревом — и титан не выстоит и поверхность не только приобретает другой цвет, но ещё и меняет фактуру. Такая технология требует умелого обращения с сильными реактивами — при неосторожном обращении можно получить ожог или сильное отравление, и тогда больница — друг мастера.

Специфика такой обработки в том, что цвета, полученные таким образом, все находятся в диапазоне серого цвета, однако выраженными фактурными и оттеночными отличиями. По устойчивости такое покрытие лучше, чем термообработка и анодирование. Вот, например на видео ниже представлены заготовки колец из титана марки ВТ1-00 с таким химическим травлением.

Плюсы: поверхность получается фактурной, рельефной.

Минусы: технология опасна для здоровья, требует повышенной внимательности и средств защиты при работе.

Следующий тип покрытий и изменения цвета поверхности, который набирает неспешно обороты — это плазменная обработка.

Плазма — это четвертое состояние вещества, где вещество представлено в виде отрицательно заряженных ионов. Была изобретена в Советском Союзе и с тех пор распространилась по всему миру. Эта технология может обойти химическую инертность титана и нанести практически любое вещество на титановое изделие, при этом не испортив качество. Поверхности, обработанные таким образом, просто восхитительно выглядят — равномерный, устойчивый цвет, можно даже с переливами радуги. А цвет будет уже зависеть от того, плазма какого вещества наносится на титановую подложку. Плазменная обработка даёт самый устойчивый из всех технологий цвет, практически не влияет на саму поверхность и выглядит просто великолепно. Ниже фото кремниевой плазмы, по твёрдости приближающейся к алмазу.

Однако, высокие технологии требуют крайне серьёзного подхода к титановому изделию. Как, к примеру дорогое авто требует дорогого обслуживания и ухода, так и титановое изделие , на которое наносится плазма, должно изготавливаться по особенным требованиям. Первое из них — это чистота поверхности, или степень зеркальности. Чем выше — тем лучше. На родном титановом цвете мельчайшие шероховатости просто незаметны вообще, даже если просто хорошо отполировать, а нанеси ты на такую поверхность плазму (любую) — эти шероховатости начинают мерзко зиять и резать глаз, и в результате изделие такое может претендовать только на роль слесарной запчасти, но никак не ювелирного. Вот как выглядит брак.

Обработка поверхности перед таким занятием особенно трудозатратна, из-за чего стоимость изделий может вырасти порой в разы. Помимо этого, плазменная обработка выполняется на специальных промышленных установках, стоящих как целая квартира, это объясняет сильную ограниченность для мастеров — на такие заводы редко пускают, эти заводы как правило занимаются не ювелиркой и чтобы заинтересовать исполнителя, приходится порой сильно стараться.

Плюсы плазменной обработки — это наилучший внешний вид и исключительная износостойкость поверхности.

Минусы — требуется значительно больше сил на подготовку изделия и — цена.

Специально 92 для mozgochiny.ru

Анодирование титана является чрезвычайно интересным и полезный занятием, которое очень легко выполнить своими руками в домашних условиях. Анодирование используется в промышленности для повышения (коррозионной) стойкости металлов. Кроме того оно также используется в качестве декоративного украшения ювелирных изделий (благодаря широкому спектру получаемых цветов).

Шаг 1: Электролиз

Первый метод анодирования титана построен на принципах электролиза. Кусок титана будет выступать в качестве положительного анода, который следует погрузить в ванну с электролитом. (обычно используется бура или серная кислота).

Шаг 2: Материалы и инструменты

• Алюминиевая фольга;
• Достаточно большой пластиковый контейнер (чтобы вместить в себя кусок анодируемого металла);
• От 1 до 8 9В батарей;
• 1,5 м изолированного провода;
• Тетраборат натрия (Бура);
• Горячая вода;
• Ложка;
• Резиновые перчатки;
• Ацетон или спирт;
• Пластиковый стаканчик.

Инструменты (по желанию):

• Клещи;
• Устройство для зачистки проводов.

Шаг 3: Подготавливаем электролит

Возьмём буру и горячую воду,,  смешаем всё в чашке. Размешиваем раствор пока вся бура не растворится.

Возьмём алюминиевую фольгу и полностью покроем ею пластиковый контейнер. Лишнюю фольгу завернём на верхнем краю контейнера.

Шаг 4: Электропитание

Снимем около сантиметра изоляции с двух концов провода (длиной 60 см). После этого сделаем небольшое отверстие в одном из углов алюминиевой фольги. Протянем в отверстие один из концов провода и скрутим всё вместе.

Зальём заготовленный электролит в контейнер.

Возьмём нужное количество 9 В батарей и подключим их, как показано на рисунке. Затем подключим провод, который крепится к фольге к отрицательной клемме аккумуляторной батареи. Возьмём другой провод и подключим к плюсу батареи (этот провод будет крепиться к куску титана).

Шаг 5:

Разное напряжение будет создавать различные цвета на поверхности титана. Обратите внимание, что вы всегда сможете изменить цвет, увеличив напряжение, но не сможете вернуться к цветам, которые получаются на более низком напряжении. На изображении показан процесс анодирования в серной кислоте, но результаты очень похожи с анодированием бурой. Если вы не уверены в величине напряжении, необходимо произвести серию экспериментов с постепенным увеличением величины напряжения.

Шаг 6: Очистка титана

Наденем резиновые перчатки, чтобы предотвратить появление отпечатков пальцев на поверхности титана после очистки. Затем протрём поверхность спиртом.

Шаг 7:

Возьмём кусок титана и закрепим на нём положительный электрод. Погрузим его в раствор. При этом стоит убедиться, что провод не касается жидкости и титан не дотрагивается до фольги. Это может привести к короткому замыканию (в случае контакта). После того, как будет достигнут желаемый цвет, извлечём титан и высушим его. Вы увидите, что изменение цвета происходит под действием ваших отпечатков пальцев. Это совершенно нормально (оригинальный цвет может быть восстановлен с помощью ацетона или спирта).

Шаг 8: Тепловой метод

В этом методе используется сильный нагрев, который будет «загущать» оксидный слой на поверхности титана. Настоятельно рекомендую использовать паяльную лампу (хотя можно воспользоваться газовой плитой).

Шаг 9: Материалы/инструменты

• Источник тепла;
• Щипцы или плоскогубцы (перед использованием убедитесь, что ручки имеют надежную теплоизоляцию);
• Спирт или ацетон;
• Чашка с очень холодной водой.

Шаг 10:

Очистим поверхность титана.

Шаг 11:

Возьмём щипцами/плоскогубцами очищенный титан. После чего включим плиту/паяльную лампу и поднесём кусок титана близко к пламени. Вы заметите, что цвет поменялся на желтый примерно после 30 секунд. Нагревая титан более длительный период времени, вы сможете добиться красного, синего и немного зеленого цвета.

Шаг 12:

После достижения желаемого цвет выключим источник тепла и погрузим металл в холодную воду.

Шаг 13: Поиск и устранение неисправностей

Анодирование титана может не происходить по следующим причинам:

• Провод, который закреплен на куске титана погружен в электролит.
• Провод, который закреплен на металле не подключен к положительному полюсу батареи.
• Батареи разряжены.

Спасибо за внимание!

( Специально для МозгоЧинов #How-to-EASILY-Anodize-Titanium-at-Home-2-Methods» target=»_blank»>)

1.    Общие сведения о титане и его сплавах.

1.1 Свойства титана и его сплавов.

Титан – современный легкий, прочный и коррозионно-стойкий конструкционный материал. Относится к переходным металлам. Он устойчив во многих средах, при комнатной температуре, на воздухе — до 550 °C. Стойкость титана обусловлена присутствием на поверхности тонкой, но плотной оксидной пленки. Толщина ее достигает 5-20 нм, что чуть больше, чем на алюминии, но на титане она гораздо прочнее. Естественная пленка на титане преимущественно состоит из рутила и анатаза. При температуре выше 600 °C титан активно реагирует с кислородом с образованием чистого рутила.

Титан имеет две аллотропные модификации:

• низкотемпературную α-модификацию (α-Ti) с гексагональной элементарной ячейкой (а = 0.295 нм, с = 0.468 нм, с/а = 1.587).
• высокотемпературную β-модификацию (β-Ti) с объемоцентрированной кубической ячейкой (а = 0.332 нм), стабильную от 882 °C до температуры плавления 1672 °C.

На механические свойства титана влияет наличие таких примесей как O, N и C, которые повышают прочность при значительном снижении пластичности и коррозионной стойкости. Несмотря на высокую температуру плавления титан не является жаростойким, так как при повышении температуры до 250 °C сопротивление на разрыв уменьшается почти вдвое, при температуре выше 500 °C увеличивается в 1.5-2 раза скорость окисления, а при 500-700 °C начинается поглощение азота, угарного и углекислого газа. При низких температурах 50-70 °C титан адсорбирует водород, что свидетельствует о склонности к водородному охрупчиванию.

Недостатками чистого Ti также являются низкий модуль упругости, склонность к ползучести уже при комнатной температуре, плохая обрабатываемость резанием. Функциональность Ti можно повысить легированием или с помощью термической обработки.

Достоинством титановых сплавов по сравнению с чистым титаном являются более высокие прочность и жаропрочность при достаточно хорошей пластичности, высокой коррозионной стойкости и малой плотности. В зависимости от влияния на температуру перехода α-Ti в β-Ti, легирующие титан элементы делятся на нейтральные (Sn и Zr), α- и β-стабилизаторы. α-стабилизаторы увеличивают температуру перехода, в то время как при β-стабилизации происходит ее уменьшение. Среди α-стабилизаторов самым распространенным является алюминий, поскольку он повышает удельную прочность сплавов при сохранении пластичности, приводит к увеличению модуля упругости, а также уменьшает плотность и склонность к водородной хрупкости, что является основным недостатоком титановых сплавов. Кислород, азот и углерод также принадлежат к данной категории.

Самой распространенной классификацией титановых сплавов является классификация по фазовому составу. Согласно ей выделяют: α-сплавы, псевдо α-сплавы (α-фаза + β-фаза до 5% или интерметаллиды), (α+β)-сплавы, псевдо β-сплавы (структура представляет собой в основном β-фазу, а после термической обработки — α-фаза + β-фаза в небольшом количестве), β-сплавы. Необходимо добавить также сплавы на основе интерметаллидов, например, Ti₃Al, TiAl, Ti₃Al, обладающих повышенной химической стойкостью, твердостью, жаропрочностью.

1.2 Области применения титана и его сплавов.

• Сплавы титана используются в ракетно-космической и авиационной технике, в судостроении и транспортном машиностроении. Прежде всего — по причине их жаропрочности (не путать с жаростойкостью), т.е. высокой механической прочности при повышенных температурах, и превосходной устойчивости к коррозии.
• Благодаря пластичности и вязкости при низких температурах титановые сплавы начинают применяться в холодильной и криогенной технике.
• Титан используется в медицине благодаря высокой устойчивости в тканях человеческого организма. В частности, легированные сплавы на основе титана с небольшим содержанием алюминия, ниобия или ванадия (Ti₆Al₇Nb – IMI 367, Великобритания, TC20 – Китай, Ti₆Al₄V – IMI 318, Великобритания, Ti-64 — США, ВТ6 — Россия) применяются для изготовления имплантов, особенно для замены тазобедренных суставов. Ti6Al7Nb — α+β титановый сплав с хорошей устойчивостью к коррозии, клинически используемый с 1986 г., полученный в качестве замены Ti₆Al₄V. Как и у всех сплавов титана, его биологическая совместимость главным образом связана с тонким оксидным слоем, который естественным образом покрывает его поверхность. Помимо диоксида титана TiO₂ пассивная пленка содержит оксиды легирующих элементов (Al и Nb), в данном случае Al₂O₃ и Nb₂O₅. Установлено, что сплав Ti₆Al₇Nb обладает лучшей биологической совместимостью, чем Ti₆Al₄V, благодаря формированию на поверхности оксида ниобия Nb₂O₅, который химически более устойчив и менее подвержен разрушению, а также нетоксичен в отличие от V₂O₅.

2. Структура анодированного титана.

При взаимодействии титана и кислорода может быть образовано до 15 оксидных соединений с различными свойствами. Наибольший интерес вызывает диоксид титана, а также ряд так называемых фаз Магнели. Для TiO₂ имеется три кристаллических модификации: анатаз (а-TiO₂), рутил (р-TiO₂) и брукит (рисунок 1 а-в), структура которых представляет собой комбинации, составленные из искаженных октаэдров TiO₆.

Рисунок 1 — Кристаллические структуры анатаза (а), рутила (б) и брукита (в).

Нагревание TiO₂ приводит к уходу кислорода с образованием Ti₃O₅, а затем Ti₂O₃ и TiO, которые, как правило, имеют черный (темно-фиолетовый, темно-синий) цвет, а значит, способны поглощать свет и проявлять фотокаталитическую активность в видимой области. Монооксид титана TiO имеет структуру типа NaCl (рисунок 2 а), Ti₂O₃— кристаллическую решетку типа корунда α-Al₂O₃ (рисунок 2, б). Брукит редко исследуется, так как трудно синтезируется в лабораторных условиях. При нагревании анатаз необратимо превращается в рутил, температура такого перехода колеблется в интервале Т=673-1473 K в зависимости от условий термического воздействия. Отличия в кристаллической структуре обуславливают разные физические свойства рутила и анатаза, например, величину ширины запрещенной зоны, составляющую Eg = 3.2 эВ для а-TiO₂, Eg = 3.0 эВ для р-TiO₂, а у аморфного TiO₂ – Eg = 3.2-3.5 эВ. В соответствии со значениями Eg, как анатаз, так и рутил относят к широкозонным полупроводникам.

Рисунок 2 — Кристаллические структуры Ti2O3 (а), и TiO (б).

Повысить толщину и плотность естественной оксидной пленки на титане можно путем анодирования (анодного оксидирования). После анодирования можно также добиться повышения микротвердости поверхности титана, износостойкости, жаростойкости, жаропрочности, усталостной прочности и стойкости к схватыванию. После анодирования повышаются антифрикционные свойства поверхности деталей, предотвращается контактная коррозия при соприкосновении титана с алюминием, магнием, кадмиевыми и цинковыми покрытиями. Также анодная плёнка, благодаря пористой структуре, хорошо зарекомендовала себя как подслой для нанесения лакокрасочных материалов, клеев, герметиков, смазок. Высокая коррозионная стойкость в физиологической среде анодированного титана позволяет использовать данный материал для производства имплантов и протезов.

Анодирование титана исследуется достаточно давно. На первом этапе особенное внимание уделялось изучению процесса формирования оксидных пленок барьерного типа в слабых водных растворах H₂SO₄, Na₂SO₄, HNO₃. Малая толщина (не более 40-50 нм) и неоднородное аморфно-кристаллическое строение барьерных анодных оксидов титана заметно ограничивали их применение, в частности, как диэлектрических слоев.

Начиная с 1999 г. изучается электрохимическое анодирование титана в различных фторсодержащих электролитах с целью создания нанотрубчатых оксидных пленок (НТАОТ). Было предложено несколько групп фторсодержащих электролитов:

• водные растворы плавиковой кислоты;
• водные растворы серной и фосфорной кислот с добавкой фторсодержащих компонентов;
• органические электролиты на основе этиленгликоля, глицерина, их сложных композиций с добавкой плавиковой кислоты или других соединений фтора, чаще всего NH₄F.
• водные растворы, в которых присутствуют ионы хлора, а также как водные, так и безводные электролиты с нитратсодержащей добавкой.

На рисунке 3 показана схематичная структура идеального аноднооксидного покрытия на титане. Как и для анодированного алюминия, реальная структура оксида получается искаженной, если процесс проводился не в контролируемых условиях получения идеальных нанотрубок.

Рисунок 3 – Идеальная схема анодно-оксидного покрытия на титане.

Исследования, выполненные методом электронной микроскопии, выявили, что поверхность анодно-оксидного покрытия имеет развитую ячеистую структуру. Покрытие пористое, но поры не достигают поверхности металла. Диаметр пор составляет от 100 до 500 нм. На размер пор влияет способ получения, состав электролита и технологические режимы процесса. Толщина покрытия ограничена ввиду высоких электроизоляционных свойств TiO₂ который имеет большее электрическое сопротивление, чем электролит, и препятствуют прохождению тока. В этот момент происходит разогрев в приграничной зоне и начинает преобладать химическая реакция, оксиды растворяются в электролите.

Ниже представлено разнообразие структур анодных оксидов титана, полученных в различных условиях: разные электролиты, разное время проведения процесса, наличие термообработки.

Рисунок 4 — СЭМ-изображения поверхности анодных неструктурированных анодных оксидов на титане, сформированных анодированием в 10% H₂SO₄+0.15 % HF, Ua=20В, ta=20 мин.

Рисунок 5 — СЭМ-изображения поверхности трубчатого слоя и поперечного сечения НТАОТ, сформированных в водном растворе 0.5% HF при 20В в течение 20 мин.

Рисунок 6 — СЭМ-изображения поверхности пористого (а) и барьерного (в) слоев и поперечного сечения (б) НТАОТ, сформированной в водном растворе 1M (NH₄)₂SO₄+ 0.5% NH₄F.

Рисунок 7 — СЭМ-изображения, характеризующие морфологию поверхности барьерного (а), трубчатого (б) слоев, а также поперечное сечение (в) НТАОТ, сформированного в этиленгликоле с добавкой 0.3% NH₄F + 2% H₂O при 60В в течение 6 ч.

Рисунок 8 — СЭМ-изображения поверхности трубчатого слоя (а) и поперечного слома (б) НТАОТ толщиной 40 мкм, сформированного долговременным анодированием в течение 23 ч в C₂H₄(OH)₂+0.25%NH₄F.

Рисунок 9 — СЭМ-изображение поверхности пористого слоя оксидов, полученных двухступенчатым анодированием в C₂H₄(OH)₂+0.25%NH₄F и (б) Al в 3% C₂H₂O₄.

Рисунок 10 — СЭМ-изображения поверхности НТАОТ, сформированного одноступенчатым анодированием в C₂H₄(OH)₂+0.25%NH₄F, после отжига в атмосфере при 600 °С(а, б), а также после отжига при 1093 K в атмосфере (в) и в вакууме (г).

Рисунок 11 — СЭМ-изображения поверхности и поперечного сечения НТАОТ, сформированных в хлорсодержащих электролитах: (а) 0.5М муравьиная кислота + 0.4M NH₄Cl; (б) 0.5М глюконовая кислота + 0.4M NH₄Cl.

3.    Технология и электролиты для анодирования титана

Процесс анодирования деталей из титановых сплавов заключается в погружении детали в электролит и соединение её с положительным полюсом источника постоянного тока. Минус идет на катоды.  Во время прохождения электрического тока через электролит, на аноде в активной форме выделяется кислород, который взаимодействует с титаном образуя анодно-оксидную пленку. Нарастание анодного слоя происходит не на внешней поверхности детали, а под слоем ранее образовавшейся окисной плёнки, то есть на границе титана с анодной плёнкой.

Технологический процесс оксидирования в промышленных условиях обычно состоит из следующих этапов:

• Монтаж обрабатываемых деталей на приспособления для анодирования.
• Химическое обезжиривание деталей (в соответствии с производственной инструкцией).
• Промывка в горячей (40-50 градусов) проточной воде многократным окунанием.
• Промывка в холодной проточной воде многократным окунанием.
• Травление в смеси кислот HNO₃ 44% и HF 10%.
• Промывка в холодной проточной воде многократным окунанием.
• Непосредственно анодирование.
• Промывка в холодной проточной воде многократным окунанием.
• Сушка.
• Демонтаж изделий с приспособлений для анодирования.
• Контроль результата с помощью осмотра и проверки толщины анодного покрытия (до 5 мкм — оценкой напряжения пробоя, выше — с помощью толщиномера).

4.1 Анодирование титана в сернокислом электролите

Состав электролита:

Кислота серная от 50 до 60 г/л для сплавов ВТ-1, ВТ-3, ВТ-4,ОТ-4, ВТ-5, ОТЧ

Температура электролита от 15 до 25 °С

Может выполняться в двух режимах:

1. Анодирование в стационарном режиме в сернокислотной ванне. Обработку проводят при поддерживании постоянной плотности тока 1-1,5 А/дм² увеличением  напряжения от 5 до 25 В. Толщина получаемого покрытия составляет от 6 до 12 мкм.
2. Анодирование в импульсном режиме в сернокислотной ванне. Источник постоянного тока выдаёт кратковременные импульсы длиной в 0,1–0,3 сек. с частотой 120 импульсов в минуту, превышающие рабочий ток в 5–8 раз. Для получения плёнки 15-20 мкм необходим источник тока, позволяющий выдавать плотность тока до 50 А/дм². В конце процесса напряжение возрастает до 250 В. Необходимо охлаждение ванны. В данном процессе происходит послойное уплотнение плёнки, поэтому плёнки обладают малой пористостью. Покрытия, полученные при анодировании титана из сернокислого электролита имеют удельное электрическое сопротивление σ = 3,7·10^-8 Ом/см.

4.2    Анодирование в фосфорной кислоте

Состав электролита:

Кислота ортофосфорная 50-100 г/л

 Температура электролита 15-25 °С.

Выполняется в фосфорнокислом электролите, при низких плотностях тока от 0,2 до 0,8 А/дм² и напряжении от 50 до 150 В. 

Цветное декоративное анодирование титановых сплавов позволяет получать непосредственно в процессе электролиза, без применения красителей, цветные окисные пленки толщиной до 10 мкм, относящиеся по своей природе к интерференционно – окрашенным.

Цвет пленки зависит от приложенного напряжения на ванне и марки исходного сплава, что продемонстрировано в таблицах 1 и 2.

Декоративное анодирование титановых сплавов позволяет получить коричнево-желтые, синие, голубые, желтые, розовые, малиновые, зеленые цвета и оттенки поверхности.

Визуально пример градиента цвета анодированного титана в зависимости от напряжения на ванне показан на рисунке 12.

Рисунок 12 – Градиент цвета покрытия на титане при анодировании в зависимости от напряжения.

Изменение цвета связано с различиями в кристаллической структуре анодного слоя. Толщина анодного слоя влияет на попадающий в слой свет, который преломляется под разными углами, при этом немного изменяется цвет пленки. Это отличает его от анодированного алюминия, в котором используются красители и цвет не зависит от угла обзора.

Цветное анодирование титановых сплавов используется для декоративной отделки и маркировки. Декоративное анодирование увеличивает коррозионную стойкость изделий и обеспечивает высокую светостойкость окрашенной поверхности с сохранением блеска исходной поверхности. Наибольшая цветовая гамма и насыщение тона могут быть получены на сплавах титана ВТ-20 (псевдо-α-сплав) и ВТ-6 (α+βсплав). На α+β-сплавах, содержащих молибден и хром, качество анодных пленок более низкое. На технически чистом титане цветовая гамма ограниченна. Сплавы титана, содержащие марганец (ОТ4, ОТ4-1) не рекомендуются для декоративного анодирования.

4.3  Анодирование в электролите комбинированного состава (импульсное).

Состав электролита:

Серная кислота (плотность 1,84) — 205 мл/л

Ортофосфорная кислота (плотность 1,7) — 15 мл/л,

Температура электролита 5 °С.

Длительность импульса тока — 0,1-0,3 сек., частота импульсов — 60-120 имп/мин, плотность тока в импульсе — 5-10 А/дм². При этом в зависимости от соотношения длительности импульса и паузы формируются пленки различной толщины и качества. При плотности тока 1-2 А/дм² толщина покрытия составляет 2-3 мкм, при наличии мощного источника питания можно получить толщину покрытия до 20 мкм. (при плотности тока до 50 А/дм²).

4.4 Анодирование титана в щавелевой кислоте.

Состав электролита:

Кислота щавелевая 50-60 г/л

Температура электролита 15-20 °С.

Плотность тока1-3 А/дм².

Напряжение 110 В.

Время 30-60 мин.

5. Микродуговое оксидирование титана

МДО титана выполняется в электролите содержащим соли магния, кальция, алюминия.

Сущность процесса МДО на титане заключается в следующем. При наложении положительного потенциала на деталь, на поверхности образуется пленка диоксида титана TiO₂. Когда подаваемое напряжение возрастает до некоторого критического значения, возникает пробой диэлектрического слоя TiO₂ и образуется микродуга. Микродуговые разряды приводят к сильному разогреву электролита в каналах пор. Электролит разлагается и образуется атомарный кислород, который диффундирует в поверхность металла, вызывая ее окисление и обеспечивая рост пленки, которая на титане может достигать 50 мкм. Напряжение на ванне может доходить до 200 В. Полученное покрытие оказывается пористо. МДО титана, таким образом, происходит последовательным ростом диэлектрической пленки и ее пробоем, новым ростом, пробоем и т.д. На качество покрытия (твердость, пористость, пробивное напряжение) влияет жесткость разряда: время чисто электрохимического и время микродугового воздействия, а также величина тока, влияющая на температуру в разряде.

6. Механизм образования анодноокисного покрытия на титане.

Механизм образования и роста оксидных покрытий определяется химическим составом и кристаллическим строением исходного металла, видом применяемого электролита и технологическим режимом обработки. Важным фактором также является шероховатость исходной поверхности. На шероховатой поверхности можно получать прочные покрытия повышенной толщины с высокими значениями открытой пористости и адгезии, тогда как на гладкой поверхности толстослойное покрытие легко разрушается и отслаивается от основного металла.

6.1 Упрощенный механизм анодирования титана.

Упрощенно при анодировании титана происходит два противоположных процесса:
•    электрохимическое образование анодной плёнки:

Ti + O₂ = TiO₂

•    химическое растворение её в электролите:

TiO₂ + H₂SO₄ = TiSO₄ + H₂O

Толщина плёнки зависит от соотношения скоростей указанных процессов. Скорость образования плёнки при неизменном электрическом режиме остаётся практически постоянной, затем падает из-за увеличения доли тока, приходящейся на выделение кислорода из раствора. Скорость же растворения, наоборот, непрерывно возрастает вследствие постепенного разрыхления плёнки.

Необходимым условием является возникновение пор на наименее устойчивых её участках при совместном действии тока и электролита. Через электролит, находящийся в порах, проходит ток. Объём пор при сернокислом анодировании составляет до 30%

Следует отметить, что сразу после подачи напряжения происходит рост барьерного слоя, (граница металл / анодный слой) создающего значительное сопротивление, что приводит к падению плотности тока впервые секунды анодирования. С увеличением толщины барьерного слоя увеличивается температура электролита в приэлектродном слое, что способствует повышению растворимости анодной пленки. Это приводит к тому, что сформировавшийся барьерный слой начинает несколько растворяться, что сопровождается уменьшением сопротивления и некоторым увеличением плотности тока. Падение тока приводит к частичному растворению оксида с образованием пор, а последующие скачки тока — к увеличению их диаметра.  Это может быть связано с интенсификацией процессов разрастания пор в анодном оксиде в условиях достаточно интенсивного локального разогрева. При увеличении температуры при подаче напряжения анодирования происходит электрохимическая деструкция анодной плёнки. Для предотвращения этого необходимо охлаждение ванны.

6.2 Точный механизм анодирования титана в сернокислом электролите.

Анодирование титановых пластинчатых образцов с шероховатой пескоструйно обработанной поверхностью в электролите 200 г/л H₂SO₄ при сравнительно небольших значениях анодной плотности тока i=5 мА/см² и продолжительности τ=2-5 мин приводит к тому, что по мере роста покрытия в толщину, при температуре электролитов 25-55°С, происходит сдвиг потенциала анодирования ∆Е в положительную область до величин 18-26 В (рисунок 13). При дальнейшем увеличении продолжительности обработки потенциалы анодирования стабилизируются при всех выбранных значениях температуры электролитов.

Рисунок 13 — Температурно-кинетические зависимости потенциалов анодирования титана: 1 — 25°С; 2 — 35 °С; 3 — 45 °С; 4 — 55 °С

В первом приближении установившиеся потенциалы анодирования Е∞ линейно уменьшаются при увеличении температуры электролитов с температурным коэффициентом ∂Е_∞/∂Т = -0,27 В/К (рисунок 14). Время установления τ_∞ этих стационарных потенциалов, напротив, увеличивается с повышением температуры электролитов и возрастает с температурным коэффициентом ∂τ_∞/∂Т = 0,07 мин/К (рисунок 15).

Рисунок 14 — Температурная зависимость установившегося потенциала анодирования титана (удалить 1 с графика).

Рисунок 15 — Температурная зависимость времени установления стационарного потенциала анодирования(тоже удалить 1).

j_∞=3M_TiO2i ⁄ 4C_TiO2F

Где:
η — выход по току,
M_TiO2 и C_TiO2— молекулярная масса и плотность диоксида TiO₂,
F = 96500 Кл/моль.
Коэффициент z = 4 в знаменателе отвечает реакции анодного окисления титана:

Ti + 2H₂O ⇔ TiO₂ + 4H⁺+ 4ē

с равновесным потенциалом  E⁰_p= -1,16 В по н.х.с.э., намного более отрицательным, чем установившиеся потенциалы анодирования Е_∞ = 17-26 В по н.х.с.э., что указывает на высокую вероятность протекания реакции образования диоксида TiО₂.    

При  значениях  выхода  по  току   η=1,  молекулярной  массе  диоксида M_TiO2 = 80 г/моль и его плотности C_TiO2= 4,1 г/см² расчет дает результаты, из которых следует, что переходные скорости формирования покрытия не зависят от температуры электролита и составляют j_∞ = 2,5 нм/с (рисунок 16, кривая 1).

Рисунок 16 — Температурные зависимости переходной скорости роста j_∞ покрытия (1), переходного количества электричества iτ_∞ (2) и переходной напряженности электрического поля U_∞ (3), полученные анодированием титана.

Ti ⇔ Ti ⁴⁺ + 4ē

то часть количества электричества, пропускаемого через анод, расходуется на его растворение и значение выхода по току η при этом заметно уменьшается, за счет чего существенно возрастает продолжительность анодирования. Таким образом, основное влияние на рост толщины покрытия оказывает величина анодной плотности тока.

Для определения времени окончания анодирования можно использовать профилометрические данные по относительной шероховатости пескоструйно обработанных и анодированных поверхностей титана Ө_по и Ө_а. Учитывая, что конкуренция между реакциями анодного оксидирования и растворения приводит к известному из практики анодной электрополировки титана эффекту сглаживания микронеровностей поверхности, то выход по току η можно оценить по соотношению:

η = Ө_а / Ө_по

где относительная шероховатость поверхности Ө рассчитывается по формуле:

Ө = (2ξR_a + (1-ξ)R_max)/S_m

где:

ξ — – статистическая доля частиц абразива меньшего радиуса (при пескоструйной обработке) и S_m – средний шаг местных выступов профиля, мкм.

Соответствующее определение значений относительной шероховатости Ө и выхода по току η показало, что реакция анодного растворения титана действительно конкурирует с реакцией анодного оксидирования и потребляет примерно половину количества электричества, пропущенного через анод при среднем значении выхода по току, равном η = 0,47:

При небольших значениях анодной плотности тока это приводит к более чем двукратному возрастанию времени окончания электролиза до величины порядка 2 ч.

Действительно, оптико-микроскопическое измерение толщины покрытий на поперечных микрошлифах анодированных образцов, показало достижение ее значений до существенных величин, составляющих 20-30 мкм за продолжительность обработки τ = 4-6 ч при плотности тока 5-10 мА/см². С возрастанием плотности тока до 50 мА/см² толщина покрытий достигала 10 мкм при анодировании титана за продолжительность обработки 0,3 ч.

Для дальнейшего исследования механизма и кинетики сернокислотного анодирования титана следует рассмотреть вольтамперные характеристики (ВАХ)  его анодного поведения при продолжительности обработки τ = 5 мин, гарантирующей стационарность потенциалов анодирования Е_∞ (рисунок 17).

Рисунок 17 — Вольтамперные характеристики анодного поведения пескоструйно обработанного титана при t=55 °С

Полученные данные согласуются с моделью омического контроля анодных реакций и твердофазной миграцией катионов Ti⁴⁺ через оксидный слой в условиях относительно малой напряженности электрического поля в нем, составляющей U_∞ = (2,3-8)·10⁵ В/см (рисунок16, кривая 3).

Совокупность полученных экспериментальных результатов интерпретируется с помощью изложенных ниже представлений о механизме и кинетике анодного оксидирования титана.

Известно, что переходные многовалентные металлы, в частности титан, при анодном растворении не отдают все свои валентные электроны в одном элементарном акте. Поэтому, для титана можно предложить следующую четырехстадийную схему анодного растворения:

Ti ⇔ Ti ⁺ + ē , (1)

Ti⁺ ⇔ Ti ²⁺ + ē , (2)

Ti²⁺ ⇔ Ti ³⁺ + ē , (3)

Ti³⁺ ⇔ Ti ⁴⁺ + ē . (4)

Такая схема реакций характеризуется отрицательными (по н.в.э) значениями равновесных электродных потенциалов, равными E⁰_p= -1,75 В – для реакции (2), E⁰_p = -0,37 В – для реакции (3) и E⁰_p= -0,04 В – для реакции (4). Реакции анодного растворения титана (1)-(4) вероятнее всего протекают с участием компонентов электролита анодирования. Для сернокислых растворов такими электроактивными компонентами являются анионы HSO^—₄ , катионы Н⁺ (Н₃О⁺) и молекулы воды. В связи с этим схема реакций растворения титана (1)-(4) может быть модифицирована с учетом участия в них компонентов сернокислого электролита анодирования следующим образом:

Ti + H₂O⇔ TiOH + H⁺+ ē, (5)

TiOH + HSO₄^—⇔ TiSO₄ + H₂O + ē, (6)

TiSO₄ + H₂O⇔ TiOHSO₄ + H⁺+ ē, (7)

TiOHSO₄ + 2H⁺⇔ Ti ⁴⁺ HSO₄^— +H₂O + ē . (8)

Анализ электрохимических реакций (5)-(8) показывает, что компоненты сернокислого электролита выступают в качестве катализаторов реакций (1)-(4) и ускоряют их, не сдвигая электродные равновесия в системе. Поэтому, на основании приведенных выше значений стандартных электродных потенциалов можно заключить, что наиболее быстрой реакцией будет являться реакция образования TiОН (5). Поскольку сернокислые электролиты анодирования имеют большую концентрацию катионов водорода Н⁺, то на границе титана с электролитом наиболее высока активность адсорбированных катионов одновалентного титана Ti⁺, образующихся по химической реакции:

TiOH + H⁺⇔ Ti⁺ + H₂O,

В параллельном анодном процессе протекает реакция окисления OH^— до пероксидного аниона:

3OH^—⇔ HO₂^— + H₂O + 2ē,

характеризуемая стандартным равновесным электродным потенциалом, равным E⁰_p = 0,88 В по н.в.э. Далее образуется анион кислорода O₂^— по реакции:

HO₂^— + OH^—⇔ O₂^—+ H₂O + ē,

Основная реакция анодного оксидирования титана реализуется в виде химического окисления одновалентного катиона титана Ti⁺ анионом кислорода O₂^—:

Ti⁺ + O₂^—⇔ TiO₂, (9)

По мере роста титанооксидного покрытия в толщину описанные выше процессы анодного растворения и оксидирования переходят с поверхности титана в объем покрытия и начинают контролироваться твердофазной ионной миграцией катионов титана и анионов кислорода, для выражения которой можно записать соответствующие уравнения Нернста-Планка:

(10)

(11)

Где:
х – нормальная координата, отсчитываемая от поверхности оксидного покрытия,
Y₊ и Y_–, σ₊ и σ_–, μ₊ и μ_– – потоки катионов титана и анионов кислорода, катионные и анионные удельные электропроводности оксидного покрытия, химические потенциалы катионов титана и анионов кислорода в соединении TiO₂, соответственно,
φ – потенциал внутрипленочного электрического поля
F = 96487 Кл/моль – постоянная Фарадея.

С учетом условия электронейтральности оксидного покрытия в виде равенства:

Y₊ — Y_–=0 (12)

из формул (10), (11) можно исключить градиент внутрипленочного электрического потенциала φ:

получив в результате уравнение для потока миграции анионов кислорода O₂^—:

Если принять, что удельная электропроводность катионов титана в оксидном покрытии намного больше удельной электропроводности анионов кислорода σ₊>>σ_–, то предыдущее выражение легко упрощается:

(13)

Интегрируя уравнение (13) по х, получаем:

(14)

где  M_—⁰– химический потенциал анионов O₂^—на поверхности оксидного покрытия и M_—^x– химический потенциал анионов O₂^—на глубине покрытия х.
При небольшой концентрации анионов O₂^— удельная электропроводность покрытия σ_– связана с коэффициентом его твердофазной диффузии D и описывается законом Нернста-Эйнштейна:

где  C_O^—2 — концентрация анионов  O₂^—, R = 8,314 Дж/(моль·К) и Т – абсолютная температура анодирования.
Поэтому уравнение (14) можно выразить в виде:

(15)

С другой стороны поток миграции анионов кислорода можно определить и через скорость движения фронта миграции анионов O₂^—:

(16)

где τ – продолжительность анодирования.
Примем параболический закон движения фронта миграции анионов O₂^— в виде:

(17)

где k– константа скорости роста толщины покрытия.
Тогда, после приравнивания уравнений (15) и (16) с учетом (17), получаем выражение для константы скорости роста покрытия:

При небольшой концентрации анионов кислорода C_O^—2 величина коэффициента твердофазной диффузии D покрытия не зависит от его концентрации и химического потенциала. Поэтому, с учетом того, что активность анионов O₂^— в титанооксидном слое совпадает с их малой концентрацией C_O^—2 из предыдущего уравнения можно записать:

(18)

где: C⁰_O^—2 и C^x_O^—2  – твердофазные концентрации анионов O₂^— на поверхности оксидного покрытия и в его глубине х.

Поскольку на основании выражения (17) константа скорости роста покрытия прямопропорциональна квадрату его глубины и обратнопропорциональна продолжительности анодирования k = x²/2τ, то после потенциирования уравнения (18) получаем формулу для определения твердофазной концентрации анионов O₂^— на глубине покрытия х:

Таким образом, концентрация анионов кислорода уменьшается с квадратом глубины их проникновения х² и увеличивается с повышением продолжительности анодирования τ по экспоненциальному закону. Кроме этого, она сильно возрастает с увеличением температуры анодирования t и коэффициента твердофазной диффузии D, нарастающим со степенью структурной дефектности формирующегося оксидного покрытия.
Для дальнейшего исследования кинетики анодирования титана целесообразно задаться некоторой эффективной глубиной λ миграции анионов O₂^— и определить их среднюю концентрацию C_O^—2 по этой глубине:

, где

— функция ошибок.

Можно принять, что в пределах 0 ≤ х ≤ λ скорость линейного роста оксидного покрытия в толщину j пропорциональна средней концентрации анионов кислорода C_O^—2

j=k^C_O2

что соответствует протеканию реакции (14) по закономерностям кинетики реакций первого порядка при избытке твердофазной концентрации катионов титана.

Тогда на основании линейности вольтамперной характеристики сернокислотного анодирования титана, обусловленной омическим контролем, можно записать выражение для потенциала анодирования  Е:

, (19)

где:
i – анодная плотность тока, σ – суммарная ионная и электронная проводимость покрытия из диоксида TiO₂,
 C_TiO2 и  M_TiO2 – плотность и молекулярная масса покрытия, η ≤ 1 – выход по току.

Принято, что основное падение величины потенциала происходит в пределах эффективной глубины проникновения λ анионов кислорода.
Величина анодной плотности тока i рассчитывается по закону Фарадея:

. (20)

Анализ полученного кинетического уравнения представляет интерес для анодирования титана при малых и больших значениях продолжительности, поскольку функция ошибок

при z→0 и erf (z) = 1 при z ≥2

При небольшой продолжительности анодирования τ = τ0 ≤ λ2/8D из выражения (19) получается параболический закон роста потенциала Ес√Φ  :

, (21)

соответствующий нарастающим участкам экспериментальных кривых Е – τ (рисунок 13) и эффективной глубине проникновения λ анионов кислорода по всей малой толщине оксидного покрытия.

При больших значениях продолжительности электролиза τ = τ_∞>>λ2/2D  и повышенной толщине покрытия происходит установление потенциала анодирования Е_∞ до стационарных величин и он перестает зависеть от τ ≥ τ_∞. Поэтому из уравнения (19) выражаем стационарный потенциал Е_∞, который также соответствует экспериментальным данным и эффективной глубине проникновения λ  анионов кислорода лишь в небольшую приповерхностную область растущего анодно-оксидного покрытия (рисунок 13).

Линейное уменьшение стационарного потенциала Е_∞ с температурой анодирования титана объясняется ростом ионной компоненты удельной электропроводности оксидного покрытия σ, входящей в знаменатель уравнения (22) (рисунок 14). Увеличение продолжительности обработки и температуры электролита отвечает снижению потенциала анодирования Е на начальных стадиях процесса (рисунок 13) и повышению времени его установления τ_∞ до стационарных значений (рисунок 15), что также связано с температурным увеличением электропроводности покрытия σ по соотношению (21).

Температурная независимость линейной скорости роста j титанооксидного покрытия в толщину определяется постоянством значения выхода по току η согласно закону Фарадея (20) (рисунок 16).

Конец статьи

Данная статья является интеллектуальной собственностью ООО «НПП Электрохимия». Любое копирование информации возможно только с разрешения владельца сайта. Размещение активной индексируемой ссылки на https://zctc.ru обязательно.

Наткнулся не так давно в интернете на материал по анодированию титана и решил попробовать.

Поделиться:

Для начала расскажу немного зачем мне все это надо. Сводится обоснование к 3-м пунктам:

1) мне было интересно получится ли
2) считаю так красивее
3) ложки становятся заметнее, их проще отличить от других и меньше шансов перепутатьпотерять

Весь смысл в том, что при анодировании в зависимости от напряжения титан приобретает разнообразный цвет. Цвет зависит от кучи факторов: марки титанового сплава, электролита, катода и пр. Но в общем случае мои результаты похожи на эту шкалу, привязанную к напряжению.

В статье в качестве источника тока была выбрана батарея из 9 вольтовых батареек «крона». Количеством батарей подбирается нужное напряжение.

Для начала нужно сделать электролит. Я использовал раствор лимонной кислоты.

Предмет (в данном случае вилка) тщательно шкурится 1000 шкуркой, а затем обезжиривается.

Из батареек создается сборка. «Минус» подключается к катоду (а данном случае стальная кастрюлька).

А «плюс» к нашей вилке.

Важно:

вилка не должна касаться котелка. «Крокодил» не должен погружаться в воду.

Реакция и изменение цвета начинается сразу.

Вероятно силы тока батареек недостаточно т.к. анодирование получилось «не очень», даже после значительного времени выдержки.

Вот, что получилось.

Я решил не останавливаться на достигнутом. Из автотрансформатора и диодного моста собрал блок питания. Он гораздо мощнее сборки из батарей + возможность плавной регулировки напряжения.

С таким блоком питания дело пошло на лад. Непосредственно регулируя напряжение можно выбрать цвет, который нравится. Единственное «но» —  цвет меняется только в порядке увеличения напряжения. При уменьшении цвет изменяться не будет и если мы хотим, чтобы предмет принял цвет, которому соответствует меньшее напряжение, то надо сошкуривать анодирование и начинать все с начала.

Вот результат, который мне понравился и меня устроил.

В целом технология весьма проста, а результат весьма интересен. Проведенными опытами я доволен. Впредь тоже буду анодировать мелкие титановые предметы. Собираюсь замахнуться на котелки, хотя те и так приобретают цвет, но уже термическим способом. На это статью завершаю.

Спасибо за внимание!

UPD 24.11.13
фото ложек на природе

Поделиться:

Титан окрашивается в разные цвета (от желтого до синего) при нагревании. Просто горелкой греете до получения нужного цвета, ловите момент и охлаждаете.

Титан окрашивается в разные цвета (от желтого до синего) при нагревании. Просто горелкой греете до получения нужного цвета, ловите момент и охлаждаете.

Что такое анодированный титан?

Анодированный титан широко используется в медицине – например, в качестве материала для зубных имплантов. Оксидный слой, образующийся при анодировании, имеет толщину от 50 до 100 нанометров, что намного больше, чем толщина оксидного слоя естественного происхождения – от 5 до 25 нанометров.

Что такое анодирование украшения?

Анодирование – это создание оксидной пленки на поверхности украшения, оно абсолютно безопасно для проколов, не облезает как краска на украшениях плохого качества, добавляет украшению больше блеска и гладкости, что очень важно для безопасности вашего прокола!

Анодирование-это процесс электролитической пассивации, используемый для увеличения толщины естественного оксидного слоя на поверхности металлических деталей. Этот процесс называется анодированием, потому что обрабатываемая деталь образует анодный электрод электролизера.

Можно ли Анодировать сталь?

К наиболее популярным методам относится анодирование стали. Этот процесс так же называют электрохимическим или анодным оксидированием. Его наиболее часто применяют при обработке деталей из алюминия или титана. Плохо нанесению оксидной пленки поддается медь.

Возможно формирование оксидной пленки на поверхности металла другим способом – за счет повышения температуры. Но данный процесс возможен только до некоторой толщины, выше которой оксидная пленка трескается, ломается и отслаивается. При анодировании можно получать более толстые оксидные пленки, сохраняющие защитные свойства и прекрасную адгезию к субстрату. Анодирование возможно практически для любого металла.

Как происходит анодирование?

Анодирование (синонимы: анодное оксидирование, анодное окисление) — процесс создания оксидной плёнки на поверхности некоторых металлов и сплавов путём их анодной поляризации в проводящей среде.

Как происходит анодирование. Процесс создания этого защитного оксидного покрытия происходит электролитически. Металлическое изделие, на котором нужно получить анодное покрытие (обычно алюминий) погружают в ванну с электролитическим раствором. В этой же ванне установлены катоды, обычно вдоль бортов ванны. Когда электрический ток проходит через раствор кислоты на катоде выделяется водород, а на аноде – кислород.

Какой цвет у Титана?

Менделеева, с атомным номером 22. Плотность (при н. у.) Простое вещество титан — это лёгкий переходный металл серебристо-белого цвета.

Сначала титан приобретает первый цвет – золотистый. С ростом температуры появляются разнообразные оттенки: от светло-желтого до зеленоватого, фиолетового и голубого, вплоть до темно-синего. Для получения на поверхности специальных эффектов можно использовать различные тонизирующие присадки, придающие изделиям очень красивый угольно-серый цвет.

Что такое анодирование пирсинга?

Анодирование – это методика, подразумевающая окрашивание титанового изделия в определенный цвет. Происходит воздействие на материал с помощью электротока или температуры. В результате образуется пленка заданного цвета.

Анодирование – процесс, при котором на определённом металлическом изделии создаётся оксидная плёнка. Серьги из титана для пирсинга с помощью анодирования, меняя вольтаж, можно “окрасить” практически в любой цвет.

Что такое анодированное покрытие?

Анодированный алюминий (anodized aluminum) – металл с покрытием, которое способно предупреждать окисление алюминия на открытом воздухе и защищать его от возможных механических повреждений. Анодированное покрытие делает алюминиевое изделие, например, лист из алюминия или алюминиевый швеллер, пригодным к окрашиванию.

Анодирование-это процесс электролитической пассивации, используемый для увеличения толщины естественного оксидного слоя на поверхности металлических деталей.

Для чего нужно анодирование?

Анодирование позволяет выбрать толщину защитной пленки, желаемый оттенок поверхности, а также матовый или глянцевый эффект; Изделия из анодированного алюминия могут устанавливаться в местах с повышенной влажностью, в том числе на улице.

Анодирование-это процесс электролитической пассивации, используемый для увеличения толщины естественного оксидного слоя на поверхности металлических деталей.

Что такое анодированный профиль?

Анодированный профиль – это алюминиевое изделие, покрытое прочным и эстетичным оксидным слоем. Анодирование – трудоемкий и энергоемкий процесс, происходящий в несколько этапов: Очищение и обезжиривание поверхности с помощью щелочного раствора.

Анодирование – трудоемкий и энергоемкий процесс, происходящий в несколько этапов:

Очищение и обезжиривание поверхности с помощью щелочного раствора

Травление с помощью раствора серной кислоты для более тщательного очищения

Процесс анодирования при помощи электролитов

Электролитическое окрашивание

Уплотнение профиля благодаря закрытию пор

Анодирование металла – это электрохимический процесс создания защитной оксидной пленки, которая защищает поверхность металла от воздействия окружающей среды.

Анодирование-это процесс электролитической пассивации, используемый для увеличения толщины естественного оксидного слоя на поверхности металлических деталей. Этот процесс называется анодированием, потому что обрабатываемая деталь образует анодный электрод электролизера.

Что лучше анодированный алюминий или нержавеющая сталь?

Чуть более тяжелая, чем алюминий, нержавеющая сталь отлично справляется с ударными воздействиями, высоким давлением и истиранием (особенно марки, в которых есть марганец). Теплопередача у неё хуже, чем у алюминия: но благодаря этому металл не «потеет», на нем меньше конденсата.

Чем покрасить анодированный алюминий?

Окрашивать анодированный алюминий следует раствором анилинового красителя. Для приготовления такого раствора необходимо в 1 литр воды добавить 15 граммов красителя, 1 мл уксусной кислоты и нагреть его до 70-80 градусов.

Окрашивать анодированный алюминий следует раствором анилинового красителя. Для приготовления такого раствора необходимо в 1 литр воды добавить 15 граммов красителя, 1 мл уксусной кислоты и нагреть его до 70-80 градусов. Погружаем наше алюминиевое изделие в раствор красителя на 10-15 минут, чем дольше мы держим изделие в растворе красителя, тем более насыщенным и темным будет его цвет после окрашивания.

Где используют анодированный алюминий?

Анодированный алюминий – защита от коррозии

В последние десятилетия анодные покрытия, бесцветные и цветные, массово применяют для наружных и внутренних строительных материалов и деталей, в том числе, окон, дверей, фасадов зданий, внутренних перегородок и перил.

Анодированный алюминий (anodized aluminum) – металл с покрытием, которое способно предупреждать окисление алюминия на открытом воздухе и защищать его от возможных механических повреждений. Анодированное покрытие делает алюминиевое изделие, например, лист из алюминия или алюминиевый швеллер, пригодным к окрашиванию. Способы анодирования.

Как понять что это титан?

Существует ряд альтернативных способов, как определить титан в руках или алюминий, например. Один из вариантов – тонкая стружка. В случае титана она легко воспламеняется и ярко горит. Напротив, алюминиевая стружка плавится.
…
Прочие методики

1. титан – 14;
2. сталь низкоуглеродистая – 55;
3. нержавейка – 16;
4. алюминий – 250.

Как выглядит титан?

В чистом виде титан (Ti) – серебристо-серый лёгкий металл № 22 в Таблице Менделеева с атомной массой 47,86. Он отличается самым большим отношением прочности к массе из всех элементов таблицы. Это значит, что пластина из титана будет весить на 50% меньше, чем из стали, при одинаковой прочности.

Что крепче железо или титан?

Если затрагивать физические свойства титана, то можно отметить его высокую удельную прочность, прочности при высоких температурах, маленькую плотность и коррозийную стойкость. Механическая прочность титана в два раза выше прочности железа и в шесть – алюминия.

Конечно же, титан намного прочнее железа. Чистое железо – вообще, один из наименее твёрдых металлов. То, что на практике называется “железом”, на самом деле почти всегда – сталь или чугун.

Как обрабатывать титан?

Существует несколько видов механической обработки титана:

1. резка;
2. фрезеровка;
3. шлифовка;
4. сверление.

Титановые листы разрезают с помощью гильотинных ножниц. Прокатный сортовой металл крупного диаметра обычно подвергают резке специальными пилами механического типа. Этот инструмент отличается тем, что зуб полотна у него достаточно крупный. Если пруток имеет меньший диаметр, в ход можно пустить токарный станок. Кстати, токарная обработка данного металла осуществляется резцами, изготовленными из особо прочных сплавов.

Как сделать анодирование титана?

Анодирование титана в домашних условиях

Изделие из титана, которое нужно обработать, подключается зажимом к положительному заряду, после чего помещается в резервуар с электролитическим раствором. К отрицательному заряду крепятся пластины из нержавеющей стали из свинца, после чего также погружаются в электролит.

Почему Титан плохо обрабатывается?

Основные проблемы при обработки титана — это большая склонность его к налипанию и задиранию, низкая теплопроводность, а также то обстоятельство, что практически все металлы и огнеупорны растворяются в титане, в результате чего представляет собой сплав титана и твёрдого материала режущего инструмента.

Чем шлифовать титан?

Для шлифования титанового сплава следует использовать абразивные круги из карбида кремния марки 64С. Круги из электрокорунда марки 25А и др. применять не следует, так как титан взаимодействует с содержащимся в электрокорунде алюминием и круги быстро изнашиваются.

Для шлифования титанового сплава следует использовать абразивные круги из карбида кремния марки 64С. Круги из электрокорунда марки 25А и др. применять не следует, так как титан взаимодействует с содержащимся в электрокорунде алюминием и круги быстро изнашиваются.

Каким резцом обрабатывают титан?

Используйте резцы, предназначенные для титана, которые обычно намного острее, чем те, которые вы бы использовали для стали. Такие резцы лучше режут и не выделяют столько тепла. Фрезы с отрицательным углом наклона или с закругленными режущими кромками не подходят для обработки титана; Используйте прореживание стружки.

Для обработки титановых сплавов ВТ14 и ВТ15 рекомендуется черновое точение производить твердосплавными резцами ВК8, ВК6-М; после закалки рекомендуемые режимы резания: / = 2—8 мм, s = 0,25—0,35 мм/об, о= 15—20 м/мин. |70] Чистовое точение производится твердосплавными резцами ВК8, ВК6-М с режимами резания t – 0,3-1,5 мм, s – 0,1-0,2 мм/об.

Каким инструментом обрабатывают титан?

Соблюдение технологии обработки титановых сплавов

Для резания заготовок из титана применяются токарные станки с ЧПУ и специальный режущий инструмент, а процесс делится на ряд операций, каждая из которых выполняется по особой технологии.

При обработке титановых сплавов применяют шлифование абразивными кругами и ленточное шлифование. Для титановых сплавов наибольшее распространение в промышленности получили абразивные круги из зеленого карбида кремния, обладающего большими твердостью и хрупкостью, стабильностью физико-механических свойств и более высокой абразивной способностью, чем черный карбид кремния.

Какую особенность имеет спутник Титан?

Как Луна и многие другие спутники планет в Солнечной системе, Титан имеет синхронное вращение относительно планеты, ставшее результатом приливного захвата. То есть периоды вращения вокруг своей оси и обращения вокруг Сатурна совпадают, и спутник повёрнут к планете всегда одной и той же стороной.

Чем чистить часы из титана?

Титановые браслеты часов прочные и легкие. Ухаживать за ними не трудно: нужно потереть изделие каучуковым ластиком, затем нанести немного зубной пасты, вычистить грязь между звеньями и отполировать браслет безворсовой тканью.

Титановые браслеты часов прочные и легкие. Ухаживать за ними не трудно: нужно потереть изделие каучуковым ластиком, затем нанести немного зубной пасты, вычистить грязь между звеньями и отполировать браслет безворсовой тканью. Совет. Обратите внимание, что браслеты часов с IP, PVD или DLC-покрытиями нужно чистить очень аккуратно, чтобы не повредить защитный слой, поэтому рекомендуем доверить чистку таких изделий профессионалам.

Как шлифовать твердый сплав?

При обработке изделий из твердых сплавов применяют природный и искусственный алмаз. Природный алмаз — минерал, состоит из одного химического элемента — углерода, встречается в виде кристаллов от 0,005 до нескольких десятков карат (1 карат = 0,2 г).

Сколько стоит 1 кг титана?

Прием титана | Цена на лом за кг на сегодня

Что можно сделать из титана?

Титан можно применять для изготовления броневых плит, лопастей пропеллера и снарядных ящиков. В настоящее время титан применяется в конструкции самолетов военной авиации Дуглас Х-3 для обшивки, Рипаблик F-84F, Кертисс-Райт J-65 и Боинг В-52. Применяется титан и при постройке гражданских самолетов DC-7.

Памятник Гагарину в Москве, изготовленный из титана. Начиная с 40-х годов прошлого века титан активно используют в кораблестроении, изготовлении самолётов и ракет. Из него также делают велосипедные рамы, насосы, реакторы, протезы, арматуру, бронежилеты и ещё множество полезных для человека вещей. Не последнее место титан занял в часовом и ювелирном производстве.

Чем можно просверлить титан?

Виды сверл для титана

Отлично подойдут твердосплавные сверла из стали марок ВК4, ВК8, ВК6М, ВК10М или из быстрорежущей стали Р18, Р9К5, Р9М4К8, Р6М5К5 твердостью HRC≥ 63 с острой заточкой, которые используются для труднообрабатываемых сталей.

Для сверления титана лучше всего подходят твердоспланые сверла с обозначением PMX, K20, К30F. Так же твердоспланые сверла могут покрывать износостойким покрытием, что увеличивает ресурс сверла до 70%. Покрытие сверла обычно обозначают так -TIALSIN, NITREX, ALTIN.У каждого производителя могут быть разные обозначения.