El principi bàsic de la decoloració de l'anodització dels tubs de titani és un procés electroquímic controlat més que l'addició de colorants. Podem pensar-ho com "creixent" una pel·lícula d'òxid transparent i dura -diòxid de titani- a la superfície del titani. Aquest procés té lloc en un electròlit, amb un tub de titani que actua com a ànode (elèctrode positiu) i una tensió continua o polsada.
Quan hi passa un corrent elèctric, els àtoms de titani de la superfície del tub de titani perden electrons i es combinen amb els ions d'oxigen de l'electròlit, creant una pel·lícula molt fina i densa de diòxid de titani. La pel·lícula en si és incolora i transparent, així que d'on prové el color ric que veiem? Això es deu principalment a l'"efecte d'interferència de pel·lícula fina". És com una pel·lícula d'oli a l'aigua després de la pluja, o una bombolla de sabó que esclata, que pren un color de colors. Quan la llum natural arriba a aquesta pel·lícula d'òxid extremadament prima, una part de la llum es reflecteix directament a la superfície de la pel·lícula, mentre que l'altra part penetra a la pel·lícula i es reflecteix de nou a la unió de la pel·lícula amb la matriu de titani. Quan aquests dos feixos de llum reflectida es troben, es produeix una interferència lumínica. Si dues crestes de llum es troben amb les crestes (en la mateixa fase), la llum d'aquesta longitud d'ona es potencia i podem veure el color; Per contra, si la cresta es troba amb l'abeurador (fase oposada), la llum es debilita o fins i tot es cancel·la, i no podem veure el color. Com que el gruix de la pel·lícula de diòxid de titani és del mateix ordre de magnitud que la longitud d'ona de la llum visible (uns 400-700 nm), aquest efecte d'interferència és significatiu. Controlant amb precisió el gruix de la pel·lícula d'òxid, és possible controlar quines longituds d'ona de la llum es milloren i quines es debiliten, donant lloc a colors específics. La tensió és el factor més crític per controlar el gruix de la pel·lícula: com més gran sigui la tensió, més forta serà la força motriu del camp elèctric, més gruixuda es formarà la pel·lícula d'òxid i el color de la interferència canviarà de blau, groc daurat i morat a tons més foscos (com ara blau fosc i verd).
Anàlisi d'estabilitat dels colors
L'estabilitat del color dels tubs de titani després de l'anodització és una preocupació crítica, i està influenciada per una combinació de factors interns i externs.
Des de la perspectiva dels factors interns, aquesta pel·lícula de diòxid de titani té una inercia química i una resistència mecànica extremadament altes. S'uneix molt fermament a la matriu de titani i forma part del propi tub de titani, no una adherència, de manera que és menys propens a problemes de pelat com la pintura o el revestiment. Aquesta pel·lícula també pot millorar molt la resistència a la corrosió dels tubs de titani, que és una de les raons de la seva àmplia aplicació en entorns químics i marins. Per tant, en l'entorn convencional de temperatura ambient, sense desgast i àcids i àlcalis no -forts, el color produït per l'anodització és bastant estable i es pot mantenir durant molts anys sense decoloració significativa.
Tanmateix, la seva estabilitat també té certes limitacions. En primer lloc, el color és menys estable tèrmicament. Si el tub de titani s'escalfa contínuament per sobre dels 300 graus centígrads, l'estructura de la pel·lícula d'òxid començarà a experimentar una transformació en forma de cristall, donant lloc a petits canvis en el gruix de la pel·lícula i l'índex de refracció, donant lloc a una "deriva" o enfosquiment del color. A temperatures més altes, la capa de pel·lícula fins i tot pot fallar completament. En segon lloc, hi ha un desgast mecànic. Tot i que la pel·lícula d'òxid és molt dura, si continua fregant i ratllant amb materials més durs, reduirà localment el gruix de la capa de pel·lícula, donant lloc a un color més clar i fins i tot revelant el veritable color del titani. Finalment, atac químic. Malgrat la resistència a la corrosió, la pel·lícula d'òxid encara es pot corroir i dissoldre en un àcid fort calent (per exemple, àcid fluorhídric, àcid sulfúric concentrat) o un entorn àlcali fort, i el color desapareixerà naturalment.
Factors clau que afecten el canvi de color
1. Voltatge: Aquest és el nucli i el factor de control més directe. La tensió és bàsicament linealment proporcional al gruix de la pel·lícula d'òxid i el gruix de la pel·lícula determina directament el color. Per tant, en la producció industrial, el nombre de color del producte final es controla amb precisió mitjançant l'establiment d'una taula de mapeig de "tensió-color". Per exemple, les tensions baixes (com ara 10-15V) poden produir or clar o blau, les tensions mitjanes (20-50V) poden produir porpra, blau fosc o verd, i les tensions altes (per sobre de 60V) poden produir sèries de color verd fosc, marró o fins i tot grises.
2. Composició de l'electròlit: el tipus, la concentració i el pH de l'electròlit són crucials. El més utilitzat és una solució d'àcid sulfúric diluït, que proporciona una bona conductivitat elèctrica i una taxa d'oxidació moderada. No obstant això, diferents àcids (com l'àcid fosfòric, àcid cròmic) o solucions alcalines, i fins i tot àcids orgànics, afectaran la velocitat de creixement, la porositat i la microestructura de la capa de pel·lícula a causa de l'efecte catalític o inhibidor dels seus anions en el procés d'oxidació. Fins i tot amb la mateixa tensió, les propietats òptiques de les capes produïdes en diferents electròlits poden variar lleugerament, donant lloc a lleugeres diferències en el color final.
3. Mode de corrent: el mètode tradicional de tensió constant és senzill d'utilitzar, però els mètodes de corrent constant més avançats o les fonts d'alimentació polsades poden proporcionar un millor control. L'oxidació polsada dissipa eficaçment la calor generada durant la reacció i dóna temps als ions reactius per difondre's, donant lloc a una capa de pel·lícula més densa i uniforme, la qual cosa és especialment important per obtenir un producte amb una gran àrea i un color uniforme.
4. Temps d'oxidació: el temps afecta principalment la integritat del creixement de la pel·lícula. En l'etapa inicial, es necessita temps suficient perquè la capa de pel·lícula creixi fins a un gruix estable de la tensió corresponent. Tanmateix, si el temps és massa llarg, la pel·lícula es pot dissoldre o tornar-se rugosa en alguns electròlits, cosa que afectarà la uniformitat i la brillantor del color.
5. Tub de titani en si: l'acabat superficial del tub de titani és la base. Una superfície de mirall molt polida i un acabat mat amb sorra presentaran un efecte visual molt diferent després de sotmetre's al mateix anoditzat. La superfície de la superfície del mirall és brillant i brillant, com la pintura metàl·lica; La superfície mat és suau i elegant, més com un color inherent. A més, la composició de l'aliatge i la microestructura del titani també tenen un impacte subtil en el creixement uniforme de la pel·lícula d'òxid.
En resum, l'anodització de tubs de titani és una tecnologia de tractament de superfícies d'alta-tecnologia que "grava" amb precisió el gruix de la pel·lícula d'òxid superficial mitjançant mètodes electroquímics i utilitza el principi de la interferència de la llum per presentar el color. El seu color és brillant i fermament unit a la matriu, proporcionant una excel·lent estabilitat diària. No obstant això, per aconseguir els resultats de color uniformes i{3}}duradors desitjats, cal un control sistemàtic i precís d'una sèrie de factors com ara la tensió, l'electròlit, el temps i l'estat de la superfície del material.
