Anodowanie tytanu, charakteryzujące się wyjątkowym efektem-zmiany koloru, jest bardzo preferowane we wzornictwie przemysłowym i-wysokiej jakości produkcji. Kolor ten nie pochodzi z powłoki zewnętrznej, ale powstaje poprzez precyzyjną kontrolę grubości warstwy tlenku na powierzchni, stosując zasadę interferencji światła. Kiedy grubość warstwy tlenku zmienia się dokładnie w zakresie 10-250 nanometrów, powierzchnia będzie wykazywać ciągłe zmiany koloru od bladozłotego, ciemnoniebieskiego do fioletowego. Ta technologia barwienia-oparta na powierzchniach nie tylko zapewnia atomową kombinację koloru i matrycy, ale także znacznie przewyższa tradycyjne procesy barwienia pod względem trwałości i ochrony środowiska, a także stała się preferowanym rozwiązaniem do obróbki powierzchni w urządzeniach medycznych, przemyśle lotniczym i wysokiej klasy towarach konsumenckich.
Anodowanie stopu tytanu umożliwia zmianę koloru poprzez narastanie warstwy tlenku TiO₂ na powierzchni metalu in situ, co zasadniczo różni się od tradycyjnych procesów powlekania. Mechanizm powstawania koloru wynika z efektu interferencji światła: precyzyjnie kontrolowana grubość warstwy tlenku (zwykle w zakresie 10-250 nm) zakłóca padające światło, czego efektem jest specyficzny kolor strukturalny. Przy każdym wzroście grubości warstwy o 10 nm kolor zmienia się w sposób zauważalny, od bladozłotego do ciemnoniebieskiego, a na koniec fioletowego.
Czynniki wpływające na stabilność koloru
Anodowana folia jest metalurgicznie połączona z matrycą i nie powoduje łuszczenia się powłoki, ale zmiany koloru powodują następujące czynniki:
I. Odbarwienia spowodowane zużyciem mechanicznym
Warstwa tlenku ma grubość zaledwie mikrona, a twardość (HV 300-500) jest zwykle niższa niż twardość matrycy. Ciągłe tarcie może prowadzić do zmniejszenia grubości powłoki, powodując zmianę koloru: miejscowe niewielkie zużycie powoduje blaknięcie koloru niebieskiego do jasnozłotego, a silne zużycie całkowicie odsłania srebrzystą biel matrycy. To postępujące odbarwienie zasadniczo różni się od zrzucania powłoki.
Czynniki wpływające na stabilność koloru
II. Atak chemiczny powoduje degradację koloru
Chociaż TiO₂ jest obojętny, pewne środowiska mogą nadal powodować erozję warstwy:
- Strong acids (such as concentrated hydrochloric acid) and strong alkali (pH>12) środowiska rozpuszczą warstwę tlenku
- Jony chlorkowe (środowisko przybrzeżne) i siarczki (obszary przemysłowe) inicjują korozję wżerową
- Długotrwałe-narażenie na rozpuszczalniki organiczne może prowadzić do pasywacji powierzchni
Te substancje chemiczne mogą powodować zmniejszenie nasycenia kolorów i zamglone plamienie, a nie miejscowe zrzucanie.
Czynniki wpływające na stabilność koloru
III. Termogeniczna transformacja strukturalna*
Gdy temperatura przekracza 300 stopni, warstwa tlenku ulega przemianie fazowej i pogrubieniu:
Stopień - 300-450: tworzenie fazy anatazu, przesunięcie koloru w stronę ciemniejszych kolorów
- >600 stopni: Rutylowe przejście fazowe z pękaniem membrany
Proces ten jest nieodwracalny, a zmiany koloru podlegają określonym prawom, które można precyzyjnie kontrolować poprzez obróbkę cieplną.
Zalety techniczne i obowiązujące granice
Technologia ta jest szczególnie odpowiednia w scenariuszach, w których siła wiązania jest wymagająca (np. urządzenia medyczne, komponenty lotnicze), a stabilność koloru można utrzymać przez ponad dziesięć lat w konwencjonalnym środowisku wewnętrznym. W środowiskach o wysokim-zużyciu lub wysokiej korozyjności należy przedłużyć trwałość kolorów za pomocą uszczelniania powierzchni lub struktur zabezpieczających konstrukcję.
Rozumiejąc te mechanizmy-zmiany koloru i ich warunki brzegowe, projektanci mogą dokładniej wykorzystać proces anodowania tytanu, aby uzyskać{{1}długotrwałą i stabilną ekspresję kolorów w kontrolowanym zakresie.
