Metal işleme ve yüzey işleme alanında titanyum alaşımları, yüksek spesifik mukavemetleri, düşük yoğunlukları, mükemmel korozyon dirençleri ve iyi biyouyumlulukları nedeniyle havacılık, tıbbi cihazlar ve ileri teknoloji mücevher endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Titanyum alaşımlarının yüzey özelliklerini iyileştirmek ve onlara dekoratif bir görünüm kazandırmak için önemli bir işlem olan anotlama, bileşenlerin performansını ve katma değerini doğrudan etkiler.
Elektrolit konsantrasyonu, titanyum alaşımının anotlama filmi oluşum hızını ve film kalitesini belirleyen temel parametrelerden biridir. Çok yüksek konsantrasyon, oksit filmin büyümesini önemli ölçüde hızlandıracaktır, ancak çok hızlı film oluşum süreci kolayca lokal bozulmaya veya "ablasyona" neden olabilir, bu da gevşek mikro yapıya ve artan yüzey pürüzlülüğüne neden olur, bu da optik girişim etkisinin tekdüzeliğini etkiler ve eşit olmayan renk gelişimine yol açar. Örneğin, fosforik asit elektrolitlerinde, eğer fosforik asit konsantrasyonu yüksekse, titanyum alaşımının yüzeyinde oluşan oksit filmi genellikle kalın ve düzensiz olur ve ablasyon alanı, film tabakasının hasar görmesi nedeniyle matrisi açığa çıkarır ve çevredeki alanla belirgin bir renk farkı ve chiaroscuro kontrastı oluşturur.
Tam tersine, elektrolit konsantrasyonu çok düşükse, film oluşturucu itici güç-yetersiz olur ve oksit film yavaş büyür, bu da yoğun bir yapıya ve eşit kalınlığa sahip bir film tabakasının oluşturulmasını zorlaştırır. Bu tip film sadece mekanik özellikleri ve korozyon direncini azaltmakla kalmaz, aynı zamanda optik özelliklerini de etkileyerek donuk renk ve eşit olmayan dağılım şeklinde kendini gösterir. Örneğin, düşük-konsantrasyonlu sülfürik asit elektrolitinde elde edilen oksit filmi genellikle ince, gevşek yapılı, açık renkli ve açıkça beneklidir.
Elektrolitin sıcaklığı, oksit filmin yapısal kalitesi ve renk tutarlılığı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Sıcaklıktaki artış iyon hareketliliğini artıracak, reaksiyon sistemindeki rahatsızlığı yoğunlaştıracak, akım ve voltaj dalgalanmalarına neden olacak ve ardından film tabakasının yerel büyüme oranında dengesizliğe yol açacak ve genel homojenliği azaltacaktır. Ek olarak, yüksek sıcaklıklar, oksit filmin lokal çözünmesi veya yeniden kristalleşmesi gibi yan reaksiyonlara neden olabilir ve bu da film tabakasının sürekliliğini daha da bozar.
Elektrolitin sıcaklığı çok yüksek olduğunda, titanyum alaşımının yüzey oksidasyon reaksiyonu şiddetlidir ve bazı bölgelerdeki film tabakası çok hızlı kalınlaşarak yükseltilmiş bir yapı oluştururken, diğer bölgelerdeki film kalınlığı incedir ve film kalınlığındaki farktan kaynaklanan tutarsız girişim rengine neden olur. Düşük sıcaklık koşullarında reaksiyon kinetiği sınırlıdır, film oluşum hızı önemli ölçüde azalır ve oksidasyon derecesi farklı bölgelerde değişir, bu da "çiçeklenmeye" eğilimlidir, yani yüzeyde plak veya çizgili renk farkı görülür. Örneğin, düşük-sıcaklıktaki kromat elektrolitte, titanyum alaşımı oksit filmleri genellikle belirgin renk yaması dağılımıyla eşit olmayan şekilde büyür.
Oksidasyon voltajı, anotlama filminin kalınlığını ve titanyum alaşımlarının girişim renklerinin türlerini düzenleyen önemli bir parametredir. Voltaj çok düşük olduğunda, elektrik alan kuvveti tam oksidasyon reaksiyonunu gerçekleştirmek için yeterli değildir, film oluşum hızı yavaştır ve film kalınlığı yetersizdir, bu da görünümü ve işlevselliği etkileyen tam ve parlak bir yapısal renk oluşturmayı zorlaştırır.
Bununla birlikte, aşırı voltajın birden fazla riski vardır: bir yandan, kritik arıza voltajının aşılması, yerel dielektrik bozulmasına yol açarak film kusurlarına neden olur; Öte yandan, yüksek voltaj altında film tabakasının büyüme gerilimi artar, bu da film kalınlığının kolayca eşit olmayan bir şekilde dağılmasına neden olabilir ve bu da farklı renk tonlarına yol açar. Voltaj değişim hızının da sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gerekir ve çok hızlı voltaj rampası, film yapısının yeniden düzenlenmesini ve stabilize edilmesini çok zorlaştırarak bulanık renk geçişlerine ve belirsiz sınırlara neden olur.
Yüksek-voltaj işleminde, titanyum alaşımının yüzeyinde noktasal veya doğrusal kırılma meydana gelebilir, arıza alanındaki film tabakası arızalanır ve çevredeki alan, elektrik alanı bozulması nedeniyle film oluşumunda anormaldir, yerel parlak noktalar veya karanlık alanlar oluşturur ve bu da görsel tutarlılığı ciddi şekilde etkiler.
Oksidasyon süresi, film tabakasının nihai kalınlığını ve yapısal bütünlüğünü doğrudan etkiler. Sürenin çok kısa olması durumunda, oksit film yeterince büyüyemez, film kalınlığı yetersiz olur ve yapı yoğun olmaz, bu da açık renk ve eşit olmayan dağılıma neden olur, bu da etkili yüzey koruması ve dekoratif etkiler sağlayamaz.
Bununla birlikte, çok uzun oksidasyon süresi aynı zamanda olumsuz etkilere de yol açabilir: reaksiyon ilerledikçe filmin büyüme hızı yavaş yavaş yavaşlar ve arayüzey korozyon etkisi artar ve aşırı oksidasyon, film tabakasının gevşek, gözenekli ve hatta lokal olarak soyulmasına neden olabilir. Bu tür yapısal kusurlar, film tabakasının renk bütünlüğünü, bağlanmasını ve korozyon direncini ciddi şekilde bozabilir. Tipik olarak titanyum alaşımlarının anodize edilme süresi, spesifik elektrolit sistemine ve proses hedefine bağlı olarak 30 saniye ile 600 saniye arasında ayarlanmalıdır.
Uzun-süreli oksidasyon işlemi sırasında, film tabakası sürekli olarak elektrolite maruz kalır; bu durum, lokal kimyasal çözünmeye, mikro gözenekler ve çatlaklar oluşmasına neden olarak optik özelliklerin azalmasına ve koruyucu işlevin kaybolmasına neden olabilir.
Akım yoğunluğu, oksit filmin büyüme hızını belirleyen temel parametredir ve dağılımının tekdüzeliği, film kalınlığı ile renk arasındaki tutarlılığı doğrudan belirler. Akım yoğunluğu dağılımı eşit değilse, farklı bölgelerde film oluşum oranlarında farklılıklara yol açacak, film kalınlığı gradyanlarına neden olacak ve daha sonra farklı girişim koşulları nedeniyle "çiçeklenme" olgusunun oluşmasına neden olacaktır. Örneğin, yanlış elektrot düzeni, iş parçası kenarında veya kutup alanına yakın bölgede akım yoğunluğunun yüksek olmasına neden olacak ve bu bölgedeki film tabakası çok hızlı büyüyerek kaba kalınlaşmaya veya aşındırmaya neden olabilir. Yetersiz akım yoğunluğu nedeniyle elektrottan uzaktaki alan ince ve açık renkli olup belirgin bantlar veya plaklar oluşturur.
Bu nedenle, uygun alet tasarımı ve elektrot düzeni, tekdüze akım alanı dağılımı elde etmek için gereklidir ve yüksek-kaliteli ve tutarlı renkler elde etmenin önkoşullarıdır.
Titanyum alaşımının eloksal işleminde, elektrolit konsantrasyonu, sıcaklık, oksidasyon voltajı, zaman ve akım yoğunluğu gibi parametreler birbirine bağlanır ve bunlar birlikte oksit filmin yapısal özelliklerini ve görünen rengini etkiler. Gerçek üretimde, yoğun film tabakası, tek biçimli renk ve mükemmel performansa sahip titanyum alaşımlı anodize ürünleri stabil bir şekilde hazırlamak ve üst düzey uygulamalarda yüzey kalitesine ilişkin katı gereksinimleri karşılamak için çeşitli parametreler arasındaki etkileşimi sistematik olarak değerlendirmek, titanyum alaşımının malzeme özelliklerini ve ürün kullanım gerekliliklerini birleştirmek ve hassas tasarım ve süreç penceresinin kapalı devre kontrolünü gerçekleştirmek gerekir.
