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钛及钛合金阳极氧化技术

    钛及钛合金以质轻、强度高、耐蚀性强而广泛应用于航天、船舶、化工和生物医学等领域。钛及钛合金性能优越,储量丰富,随着开采技术的不断进步,钛及钛合金的工业应用不断扩大。钛合金能在600℃的高温下长期稳定工作,在-200℃低温下仍能保持很好的塑性;另外,钛及钛合金还具有无磁、良好的弹性、形状记忆、吸氢、超导、低阻尼、高抗击强度、耐压、抗震、与复合材料有良好的相容性等性能。因此,钛合金在航空、化工、石油、电力、舰船、轻纺及医疗等行业上获得日益广泛的应用。
 
  钛是电负性很强的金属,标准电极电位为-1.63V(vs SHE),对氧有着很强的亲和力,钛在空气中本身会生成一层薄而致密的氧化膜,这层氧化膜具有一定的保护作用,但是这层自然氧化膜对其它任何形式的表面处理都具有重大意义,它将极大地影响钛上覆盖层的结合力,虽然钛及其合金能形成一层致密的氧化膜,但在具体的环境中,其表面如果不经处理,其应用范围受到限制。随着社会经济的发展和各种新技术的不断涌现,以及钛及合金应用领域的不断拓展,其伺服环境条件变得愈来愈苛刻,在防腐蚀、耐磨损、高强度以及在高温高压、高速等情况下表面应具有特殊功能等提出了愈来愈高的要求。
 
  近几十年来 ,世界各国都加强了对钛合金表面处理技术的研究,采用阳极氧化工艺在钛及钛合金表面制备纳米以提高钛合金的耐磨性、耐蚀性及生物相容性成为当前领域内研究的热点之一。阳极氧化作为一种利用电解作用在金属表面形成氧化膜的工艺,其操作简单,易于控制,通过调节阳极氧化参数电压、电流、电解液浓度等即可获得不同结构和不同化学性能的阳极氧化膜,从而扩大钛及钛合金的应用领域,因此成为提高钛及钛合金性能的一种高效途径。
 
  钛及钛合金的阳极氧化膜具有比钛基体更高的硬度、强度、耐蚀性及耐磨性,能防止渗氢,而且可以呈现各种颜色,是理想的保护层和装饰层。要实现钛及钛合金阳极氧化,就需要事先对钛材进行表面清理。热处理过的钛及钛合金由于表面生成难以清除的氧化层,给表面清理带来一定困难,清除的效果对后续加工的质量有很大的影响。
 
  阳极氧化是钛及其合金常用的一种表面防护处理方法。钛的阳极氧化是指以电化学方式使阳极上生成氧,并与阳极钛表面进行反应形成氧化膜的方法。
 
  研究表明包括铝、镁、钛、钽、钒、铌和锆等在内的许多金属及其合金都能进行阳极氧化处理生成保护膜,但以商业规模利用阳极氧化技术的只有铝、镁、钛及其合金。
 
  钛及钛合金的阳极氧化膜层特征研究表明,水溶液、有机溶剂和水有机溶剂这三种体系均可以作为钛阳极氧化电解液,用非水溶液和熔盐电解时,钛材上生成的氧化膜比较薄,电阻值大、静电电容值高、漏泄电容值高、漏泄电流小,是一种高介电氧化钛薄膜。而用水溶液电解时,得到的电化学沉积物容易聚集成较大的颗粒,形成多孔状氧化膜,且氧化物薄膜较厚,生成干涉性发色氧化膜。这种氧化膜主要起着装饰性和防蚀保护的作用,是目前在钛合金阳极氧化工艺研究中最常用的电解液配方体系。
 
  近年来,钛不仅在工业中广泛使用,而且具有优越耐蚀性的钛建材已应用于海岸或港湾地区建筑物的外壁和屋顶等,同时随着眼镜、领带夹、照像机等钛制民用商品的开发,对着色钛的需求也日趋迫切,因此在利用钛本身的银白色时,还需进一步开发利用以阳极氧化为代表的各种钛的着色技术。
 
  新乡市未来水化学有限公司针对日益广泛的彩色钛应用,利用公司本身的研发优势,成功的开发出钛表面彩色着色技术,该技术最明显特点是不用任何颜料,在特种液体和工艺条件下,可以使钛及钛镀层表面上产生丰富艳丽的色彩,表面膜层颜色均匀,基本颜色有金黄色、茶色、青色、黄色、蓝色、紫色、绿色、黄绿色、玫瑰红等肉眼可分辨的颜色在几拾种以上,并具有良好的抗腐蚀性,永不变色,并且表面氧化膜致密,附着力强,它是电镀工艺和真空镀膜工艺无法比拟的,是电镀工艺和真空镀膜产品表面处理的最为理想的着色替代技术。
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