鈦的著(zhù)色工藝原理及其應用

001年4月表面技術(shù)第30卷第2期鈦的著(zhù)色工藝原理及其應用張永德(貴州工業(yè)大學(xué)機械系,貴州貴陽(yáng)5500[摘要]該文詳細介紹了鈦的著(zhù)色法,即陽(yáng)極氧化法,介紹了鈦的著(zhù)色原理、著(zhù)色膜性能以及彩色鈦的應用。[關(guān)鍵詞]鈦;著(zhù)色法;著(zhù)色膜性能[中圖分類(lèi)號]TGl462*3[文獻標識碼]B[文章編號]001-360(200102-012-03Coloring Principle and Application of TitaniumZHANG Yong-deMechanical Department, Guizhou University of Technology, Guiyang 550003, China)[Abstract] The coloring of titanium which means anode oxiclation was introduced in detail in thisarticle, in this article, the theory of titanium coloring and the color, the capability of the color film, andthe application of colored titanium are presented tooI Keywords] Titanium; Coloring; Capability of the color film0引盲由于油的附著(zhù)部分滲水性很差,對鈦表面全部的均的酸洗就很困難。這樣在陽(yáng)極氧化時(shí),酸洗不好的部具有重量輕強度高防銹能力好三方面性能的鈦位將出現著(zhù)色不均的現象。去油溫度與鈦的水滲性的僅次于鐵與鋁而被稱(chēng)為第三金屬在宇航飛行器原子關(guān)系如圖1所示去油液pH值及去油溫度越高接觸能發(fā)電、工具制造、化工機械等領(lǐng)域得到廣泛應用。角下降水濕潤性越好。即在高溫的強堿去油溶液里而且適用于建筑物屋頂,大樓的屏壁以及車(chē)室等的裝浸人鈦其表面濕潤性越好,著(zhù)色不均能得以抑制。飾材料。在建筑行業(yè)中,用陽(yáng)極氧化進(jìn)行表面著(zhù)色的彩色鈦的使用更引人注目?，F將最近開(kāi)發(fā)出來(lái)的陽(yáng)極氧化著(zhù)色法—彩色鈦的特性及建筑用途方面作一介紹1鈦的著(zhù)色法鈦的著(zhù)色法有陽(yáng)極氧化法,大氣加熱氧化法及化學(xué)氧化法。從色彩的種類(lèi)、高彩色度及色澤控制角度看,陽(yáng)極氧化法最具有使用價(jià)值和美學(xué)價(jià)值。陽(yáng)極氧化的鈦著(zhù)色工序如下所示。圖1去油溫度與接觸角的關(guān)系(去油前:接觸角969)去油(強堿系去油劑)→水洗→初酸洗(氫氟酸水○堿性去油劑(pH34)堿性去油劑(pH29)溶液)水洗→二次酸洗(氫氟酸+過(guò)氧化氫水溶液)堿性去油劑(pH98)堿性去油劑 Na, siO4水洗→陽(yáng)極氧化(磷酸水溶液中定電壓電解)→水洗→M凵中國煤化工干燥。CNMHG梨皮花敵;初酸洗時(shí)間與鈦表國租槌度天殺如圖2所示。初酸洗時(shí)間越去油是為了除去軋制時(shí)殘留在鈦表面上的油劑。長(cháng),平均粗糙度R。及最大粗糙度R=將上升,5%重量收數據2Apr.2001SURFACE TECHNOLOGYVol 30 NO. 2濃度氫氟酸對鈦酸洗,梨皮花紋形成(Rm>10pm),電流表要的時(shí)間為1.5~2min?？刂瞥跛嵯吹臅r(shí)間可獲得直流電源Rm<10pm的精處理表面。二次酸洗是為了除去一次酸洗在表面形成的粉狀(提供)污物。用氫氟酸水溶液酸洗的鈦板與大氣接觸,溶解伏特表了鈦離子成為鈦氧化物在表面局部沉淀形成酸洗不均的現象,將直接發(fā)展為使著(zhù)色不均,所以為了避免酸洗容器不均,有必要在氫氟酸一次溶解表面污物后,使鈦離子電解液作為某含鈦的絡(luò )合酸的離子,絡(luò )合化而使鈦離子穩定,陰極(A)這樣作為第二次酸洗溶液氫氟酸及過(guò)氧化氫是必要流100V的,過(guò)程為:陽(yáng)極(們)T+3H→T3+H圖3鈦陽(yáng)極氧化裝置簡(jiǎn)圖黃、棕色、藍色、黃色、紫色、綠色、黃綠色,甚至粉紅色各種色彩的變化,即按電壓控制就很方便地制出膜厚TI++H0+3H20-+H[TiO,]+4H與色彩,可得到重現性良好的鈦表面色澤。鈦的陽(yáng)極氧化的裝置簡(jiǎn)圖如圖3所示。使用電解液1%重量濃度的磷酸,以鋁板作為陰極(06×50粉紅150mm),經(jīng)前處理后的鈦板(0.6×50°×150mm)作1500黃綠為陽(yáng)極進(jìn)行恒電壓處理,由電壓使鈦表面的氧化膜增厚,對應膜厚,鈦的顏色出現各種變化如圖4。3。005%重覺(jué)HF,‘200氧化電壓10圖4陽(yáng)極氧化電壓與膜厚的關(guān)系-e--kux彩色鈦有3個(gè)特點(diǎn):(1)如上所述著(zhù)色種類(lèi)多,10種基本顏色均可能獲得。(2)與其它有色金屬相比,色1.02.03.04.0彩彩度極高好像涂層的色彩。(3)色彩由附加陽(yáng)極氧化時(shí)的電壓決定,色彩的控制比較容易。即可獲得重圖2初酸洗時(shí)間與粗糙度關(guān)系現性好的中間色彩。以上特點(diǎn)除鈦以外的金屬尚未有,是鈦特有的性能。2鈦的著(zhù)色原理及色彩入射角反射角彩色鈦的顏色層次取決于膜厚,其原理如圖5所中國煤化示。氧化膜表面的反射光線(xiàn)l1與通過(guò)透明氧化膜CNMHG:陽(yáng)極氧化膜金屬界面上反射的光線(xiàn)l2間的干涉形成各種顏77色。這種干涉色是隨附加電壓(即氧化膜的厚度)變化而變化的。陽(yáng)極氧化電壓與鈦表面形成氧化膜厚度的圖5氧化膜的光干涉原理(下轉第43頁(yè))關(guān)系娚數電壓上升,膜厚呈線(xiàn)性上升,分別為金2001年4月表面技術(shù)第30卷第2期[1l李久青高陸生,盧翠英等鋁合金表面四價(jià)鈰鹽轉化膜19LD, Deng Yue Peng, Guo bao lan et al. Investgation of ceri-及其耐蝕性[門(mén)腐蝕科學(xué)與防護技術(shù),1996,8(4):271um salt/sulfuric acid anodizing technology 1420 aluminum alloy[12]孫際琪蔣忠錦李春燕等鋁合金的稀土轉化膜[J]材[J]. Materials science forum, 2000, (331-337):1695料保護,1997,30(7):4[20]李國強鋁合金稀土鋪電化學(xué)轉化膜的研究:[博士學(xué)位[13]于興文,曹楚南林海潮鋁合金基復合材料表面稀土轉論文].北京:北京科技大學(xué),2000化膜[門(mén)]表面技術(shù),200,29(4):1.[21] Srinivasan H S. The role o passivation ions in improving the[14]李久青,田虹,盧翠英等鋁合金稀土轉化膜堿性成形工corrosion behavior of oxide coating on Al-zn-Mg alloys: use of藝T3/T7的研究[].高技術(shù)通訊,200,10(4):64a.c. impedance study[J]. Trans. Met. Finish. Accos. India,[15]周育紅,于興文,嚴川偉鋁金屬基復合材料A66l/SCp1994,3(2):9表面混合稀土轉化膜的研究[]高技術(shù)通訊,1998,10[22] Chen C and Mansfeld F. Corrosion protection of on Al609/(2):98SiCp metal matrix composite [J].Corrosion science, 1997,39[16]馬燕合我國稀土應用開(kāi)發(fā)現狀及其展望[J.材料導報(6):10752000,14(1):3[23] Mansfeld F, Chen C, Breslin C B et al. Dealing of anodized alu-[17]張玉梅,張學(xué)文鋁鋰合金稀土陽(yáng)極氧化工藝的研究minum alloys with rare earth metal salt solutions[ J].J.Electro-見(jiàn):%6中國材料研討會(huì )論文集,中國材料研討會(huì ),北京chem.Soc.,1998,145(8):2972[24]李久青,盧翠英田虹等鈰鹽在鋁合金陽(yáng)極氧化后處理[18]楊哲龍,安茂忠,方海濤等稀土添加劑對LY2鋁合金工序中的應用[J北京科技大學(xué)學(xué)報,199,20(3):281.硬質(zhì)氧化膜性能的影響[J].材料工程,1998,(7):6是她影單最最最解解的(上耬第34頁(yè))都好于彩色不銹鋼,彩色鋁及涂裝不銹鋼,表現為彩色鈦更不易腐蝕,變色及光澤丟失。3鈦著(zhù)色膜的性能4彩色鈦的應用鈦的著(zhù)色膜性能主要考察膜的結合力,加工后的結合力硬度耐蝕性、耐候性、耐化學(xué)藥品、耐溶劑性彩色鈦用于東京電子所建筑于1984年完成成為及耐熱性等,其試驗方法按表1所示現代建筑正式應用的開(kāi)端,陽(yáng)極氧化的金色鈦在廟宇表1著(zhù)色膜性能及其試驗方法的屋頂能得到金壁輝煌的效果。性能試驗法彩鈦也可用于室內裝飾嵌板,其色彩由陽(yáng)極氧化附著(zhù)性交錯劃線(xiàn)試驗Js-G-312電壓而決定,即使用同一種色系也可精確控制,顏色的彎曲(折)試驗微調也比較容易。加工后附著(zhù)性埃里克森附著(zhù)試驗Js-Z-247最近微米級的灰色鈦氧化膜技術(shù)被開(kāi)發(fā)出來(lái),被樓房的屏墻使用已引起人們的關(guān)注,如我國國家大劇硬度鉛筆試驗Ss-Z-3312院的設計方案是個(gè)橢圓穹形結構,其外殼將用鈦制造,耐蝕性鹽霧試驗Js-H-86881使整個(gè)建筑成為一個(gè)熒光閃爍的巨大“蛋殼”。耐候性屋外暴露試驗Z-2381耐溶劑性摩擦試驗5結語(yǔ)耐化學(xué)藥品性浸漬試驗(pH4-1250h)耐熱性保持試驗(100℃,500h)鈦的陽(yáng)極氧化本身是一個(gè)原來(lái)就有的技術(shù),但彩注:JS為日本標準色鈦制品的開(kāi)發(fā)僅剛剛上路。其中,膜的結合力與加工后的結合力,與彩色不銹凵中國煤化工附著(zhù)性好耐蝕性耐鋼,涂裝不銹鋼相比較它們的結合力都很好,氧化膜候性CNMHG應用而且在建筑行不易脫落,而硬度達到9H以上,比涂裝材料(2H)高得業(yè)以外如領(lǐng)帶針,吊燈架等裝飾品也被得到廣泛應用,多,這說(shuō)明,鈦的陽(yáng)極氧化膜是與二次電解著(zhù)色獲取今后在照相機眼鏡等目常用品上也會(huì )得到廣泛使用,的彩色鋁的陽(yáng)極氧化膜為同樣的無(wú)機膜,而耐蝕性、耐這是我們期待的。候性及耐教品,耐溶劑性及耐熱性方面鈦的性能