Titāna anodēšana ar unikālo krāsu{0}}mainīgo efektu ir ļoti iecienīta rūpnieciskajā dizainā un augstākās kvalitātes{1}}ražošanā. Šī krāsa nerodas no ārēja pārklājuma, bet tiek iegūta, precīzi kontrolējot oksīda plēves biezumu uz virsmas, izmantojot gaismas traucējumu principu. Ja oksīda plēves biezums precīzi mainās 10-250 nanometru diapazonā, uz virsmas būs redzamas nepārtrauktas krāsas izmaiņas no gaiši zeltainas, tumši zilas līdz purpursarkanai. Šī virsmas krāsošanas tehnoloģija ne tikai nodrošina krāsu un matricas atomu kombināciju, bet arī ievērojami pārspēj tradicionālos krāsošanas procesus noturības un vides aizsardzības ziņā, un tā ir kļuvusi par vēlamo virsmas apstrādes risinājumu medicīnas ierīcēs, kosmosa rūpniecībā un augstākās klases patēriņa precēs.
Ar titāna sakausējuma anodēšanu tiek panākta krāsas maiņa, uz metāla virsmas in situ audzējot TiO₂ oksīda plēvi, kas būtiski atšķiras no tradicionālajiem pārklāšanas procesiem. Tās krāsu attīstības mehānisms izriet no gaismas traucējumu efekta: precīzi kontrolēts oksīda plēves biezums (parasti diapazonā no 10 līdz 250 nm) traucē krītošajai gaismai, radot īpašu strukturālu krāsu. Ikreiz, palielinoties plēves biezumam par 10 nm, krāsa manāmi mainās no gaiši zelta līdz tumši zilai un visbeidzot purpursarkanai.
Krāsu stabilitāti ietekmējošie faktori
Anodētā plēve ir metalurģiski saistīta ar matricu un neizraisa pārklājuma lobīšanos, bet šādi faktori izraisīs krāsas izmaiņas:
I. Krāsas maiņa, ko izraisa mehānisks nodilums
Oksīda plēve ir tikai mikronu bieza, un cietība (HV 300-500) parasti ir zemāka nekā matricai. Nepārtraukta berze var izraisīt plēves biezuma retināšanu, izraisot krāsas nobīdi: vietējais neliels nodilums izbalina zilo krāsu līdz gaiši zeltainam, un spēcīgs nodilums pilnībā atsedz matricas sudrabaini balto krāsu. Šī progresīvā krāsas maiņa būtiski atšķiras no pārklājuma izkrišanas.
Krāsu stabilitāti ietekmējošie faktori
II. Ķīmiskais uzbrukums izraisa krāsas degradāciju
Lai gan TiO₂ ir inerts, noteiktas vides joprojām var sabojāt slāni:
- Strong acids (such as concentrated hydrochloric acid) and strong alkali (pH>12) vide izšķīdīs oksīda plēvi
- Hlorīda joni (piekrastes vidē) un sulfīdi (rūpnieciskās zonās) izraisa punktveida koroziju
- Ilgstoša-organisko šķīdinātāju iedarbība var izraisīt virsmas pasivāciju
Šīs ķīmiskās vielas var izraisīt krāsu piesātinājuma samazināšanos un miglainus plankumus, nevis lokalizētu izkliedi.
Krāsu stabilitāti ietekmējošie faktori
III. Termogēnā strukturālā transformācija*
Kad temperatūra pārsniedz 300 grādus, oksīda plēvei notiek fāzes maiņa un sabiezējums:
- 300-450 grāds: anatāzes fāzes veidošanās, krāsu maiņa uz tumšākām krāsām
- >600 grādi: rutila fāzes pāreja ar membrānas plaisāšanu
Šis process ir neatgriezenisks, un krāsu izmaiņas notiek saskaņā ar īpašiem likumiem, kurus var precīzi kontrolēt ar termisko apstrādi.
Tehniskās priekšrocības un piemērojamās robežas
Šī tehnoloģija ir īpaši piemērota scenārijiem, kur saistīšanas stiprība ir augsta (piemēram, medicīnas ierīcēm, kosmosa komponentiem), un tās krāsu stabilitāti var saglabāt vairāk nekā desmit gadus parastā iekštelpu vidē. Augsta-nodiluma vai ļoti kodīgas vides gadījumā pagariniet krāsas kalpošanas laiku, izmantojot virsmas blīvējumu vai dizaina aizsargkonstrukcijas.
Izprotot šos krāsu-maiņas mehānismus un to robežnosacījumus, dizaineri var precīzāk izmantot titāna anodēšanas procesu, lai panāktu ilgstošu-noturīgu un stabilu krāsu izteiksmi kontrolētā diapazonā.
