U oblasti obrade metala i površinske obrade, legure titanijuma se široko koriste u vazduhoplovstvu, medicinskim uređajima i vrhunskim{0}}industrijama nakita zbog svoje visoke specifične čvrstoće, male gustine, odlične otpornosti na koroziju i dobre biokompatibilnosti. Kao ključni proces za poboljšanje površinskih svojstava titanijumskih legura i davanje im dekorativnog izgleda, eloksiranje direktno utiče na performanse i dodatnu vrednost komponenti.
Koncentracija elektrolita jedan je od ključnih parametara koji određuju brzinu formiranja anodizirajućeg filma i kvalitetu filma legure titana. Previsoka koncentracija značajno će ubrzati rast oksidnog filma, ali prebrz proces formiranja filma može lako izazvati lokalni slom ili "ablaciju", što rezultira labavom mikrostrukturom i povećanom hrapavostom površine, što zauzvrat utječe na ujednačenost efekta optičke interferencije i dovodi do neravnomjernog razvoja boje. Na primjer, u elektrolitima fosforne kiseline, ako je koncentracija fosforne kiseline visoka, oksidni film formiran na površini legure titana često je debeo i neravnomjeran, a područje ablacije izlaže matriks zbog oštećenja sloja filma, stvarajući očiglednu razliku u boji i chiaroscuro kontrast s okolnim područjem.
Naprotiv, ako je koncentracija elektrolita preniska, pokretačka sila-koja stvara film je nedovoljna, a oksidni film raste sporo, što otežava formiranje sloja filma guste strukture i ujednačene debljine. Ova vrsta filma ne samo da smanjuje mehanička svojstva i otpornost na koroziju, već utječe i na njegova optička svojstva, manifestirajući se mutnom bojom i neravnomjernom raspodjelom. Na primjer, u elektrolitu sumporne kiseline niske-koncentracije, dobijeni oksidni film je obično tanak, labave strukture, svijetle boje i očigledno mrlja.
Temperatura elektrolita ima ključni utjecaj na kvalitetu strukture i konzistentnost boje oksidnog filma. Povećanje temperature će povećati pokretljivost jona, pojačati poremećaj reakcionog sistema, izazvati fluktuacije struje i napona, a zatim dovesti do neravnoteže lokalne brzine rasta sloja filma i smanjiti ukupnu uniformnost. Osim toga, visoke temperature mogu izazvati nuspojave, kao što je lokalno otapanje ili rekristalizacija oksidnog filma, što dodatno remeti kontinuitet sloja filma.
Kada je temperatura elektrolita previsoka, reakcija površinske oksidacije legure titana je burna, a sloj filma se u nekim područjima prebrzo zgušnjava, formirajući izdignutu strukturu, dok je debljina filma u drugim područjima tanka, što rezultira nedosljednom interferencijom boje uzrokovane razlikom u debljini filma. U uslovima niske temperature, kinetika reakcije je ograničena, brzina formiranja filma značajno opada, a stepen oksidacije varira u različitim regionima, što je sklono "cvetanju", odnosno na površini se pojavljuje plak ili prugasta razlika u boji. Na primjer, u niskotemperaturnom hromatnom elektrolitu, filmovi oksida titanijumske legure često rastu neravnomjerno, sa očiglednom distribucijom mrlja u boji.
Oksidacijski napon je ključni parametar koji reguliše debljinu eloksirajućeg filma i vrste interferentnih boja titanijumskih legura. Kada je napon prenizak, jačina električnog polja nije dovoljna da pokrene potpunu reakciju oksidacije, brzina formiranja filma je spora, a debljina filma je nedovoljna, što otežava formiranje pune i svijetle strukturalne boje, što utječe na izgled i funkcionalnost.
Međutim, prekomjerni napon ima višestruke rizike: s jedne strane, prekoračenje kritičnog probojnog napona će dovesti do lokalnog proboja dielektrika, što će rezultirati defektima filma; S druge strane, stres rasta sloja filma raste pod visokim naponom, što lako može uzrokovati neravnomjernu raspodjelu debljine filma, što zauzvrat dovodi do različitih nijansi boje. Brzina promjene napona također treba biti strogo kontrolirana, a prebrza naponska rampa učinit će strukturu filma previše teškom za reorganizaciju i stabilizaciju, što će rezultirati zamućenim prijelazima boja i nejasnim granicama.
U visokonaponskom-procesu, površina legure titanijuma može imati tačkasti ili linearni slom, sloj filma u području kvara propada, a okolno područje je abnormalno u formiranju filma zbog izobličenja električnog polja, formirajući lokalne svijetle mrlje ili tamna područja, što ozbiljno utiče na vizualnu konzistenciju.
Vrijeme oksidacije direktno utječe na konačnu debljinu i strukturni integritet sloja filma. Ako je vrijeme prekratko, oksidni film ne može dovoljno narasti, debljina filma je nedovoljna, a struktura nije gusta, što rezultira svijetlom bojom i neravnomjernom raspodjelom, što ne može postići efikasnu površinsku zaštitu i dekorativne efekte.
Međutim, predugo vrijeme oksidacije također može dovesti do negativnih učinaka: kako reakcija napreduje, brzina rasta filma postupno se usporava, a učinak međufazne korozije se povećava, a prekomjerna oksidacija može dovesti do labavog, poroznog, pa čak i lokalnog ljuštenja sloja filma. Takvi strukturni defekti mogu ozbiljno degradirati ujednačenost boje, vezivanje i otpornost na koroziju sloja filma. Tipično, vrijeme za anodiziranje titanijumskih legura treba biti postavljeno između 30 sekundi i 600 sekundi, ovisno o specifičnom sistemu elektrolita i cilju procesa.
Tokom dugotrajnog-procesa oksidacije, sloj filma je kontinuirano izložen elektrolitu, što može uzrokovati lokalno hemijsko otapanje, formiranje mikropora i pukotina, što rezultira smanjenjem optičkih svojstava i gubitkom zaštitne funkcije.
Gustoća struje je osnovni parametar koji određuje brzinu rasta oksidnog filma, a ujednačenost njegove distribucije direktno određuje konzistentnost između debljine filma i boje. Ako je distribucija gustine struje neravnomjerna, to će dovesti do razlika u stopama formiranja filma u različitim regijama, uzrokujući gradijente debljine filma, a zatim formirajući fenomen "cvjetanja" zbog različitih uvjeta interferencije. Na primjer, nepravilan raspored elektroda će uzrokovati da gustoća struje na rubu obratka ili blizu područja polova bude visoka, a sloj filma u ovoj oblasti će rasti prebrzo, što može uzrokovati grubo zadebljanje ili ablaciju. Područje udaljeno od elektrode je tanko i svijetle boje zbog nedovoljne gustine struje, formirajući očigledne trake ili plakove.
Stoga su pravilan dizajn alata i raspored elektroda od suštinskog značaja za postizanje ujednačene raspodjele strujnog polja i preduvjeti su za postizanje visokog-kvaliteta i konzistentnih boja.
U procesu eloksiranja legure titana, parametri kao što su koncentracija elektrolita, temperatura, napon oksidacije, vrijeme i gustina struje su povezani jedni s drugima, što zajedno utječe na strukturna svojstva i prividnu boju oksidnog filma. U stvarnoj proizvodnji potrebno je sistematski razmatrati interakciju između različitih parametara, kombinovati karakteristike materijala legure titanijuma i zahtjeve za korištenje proizvoda, te izvršiti precizan dizajn i zatvorenu{1}}kontrolu procesnog prozora, kako bi se stabilno pripremili eloksirani proizvodi od legure titanijuma sa gustim slojem filma, ujednačene boje i odličnih performansi, te ispunili {{2} zahtjeve visokog kvaliteta površine u primjeni visokog kvaliteta.
