Η ανοδίωση τιτανίου, με το μοναδικό της αποτέλεσμα που αλλάζει χρώμα-, προτιμάται ιδιαίτερα στο βιομηχανικό σχεδιασμό και την κατασκευή υψηλών-τελών. Αυτό το χρώμα δεν προέρχεται από εξωτερική επίστρωση, αλλά παράγεται ελέγχοντας με ακρίβεια το πάχος του φιλμ οξειδίου στην επιφάνεια, χρησιμοποιώντας την αρχή της παρεμβολής φωτός. Όταν το πάχος του φιλμ οξειδίου κυμαίνεται με ακρίβεια στην περιοχή των 10-250 νανόμετρων, η επιφάνεια θα εμφανίζει συνεχείς χρωματικές αλλαγές από ανοιχτό χρυσό, σκούρο μπλε έως μοβ. Αυτή η τεχνολογία χρωματισμού που βασίζεται στην επιφάνεια, όχι μόνο επιτυγχάνει ατομικό συνδυασμό χρώματος και μήτρας, αλλά επίσης ξεπερνά σημαντικά τις παραδοσιακές διαδικασίες χρωματισμού όσον αφορά την ανθεκτικότητα και την προστασία του περιβάλλοντος και έχει γίνει η προτιμώμενη λύση επεξεργασίας επιφανειών σε ιατρικές συσκευές, αεροδιαστημική και καταναλωτικά αγαθά υψηλής ποιότητας.
Η ανοδίωση κράματος τιτανίου επιτυγχάνει την αλλαγή χρώματος αναπτύσσοντας επί τόπου ένα φιλμ οξειδίου TiO2 στη μεταλλική επιφάνεια, το οποίο είναι θεμελιωδώς διαφορετικό από τις παραδοσιακές διαδικασίες επίστρωσης. Ο μηχανισμός ανάπτυξης χρώματος πηγάζει από το φαινόμενο παρεμβολής φωτός: ένα επακριβώς ελεγχόμενο πάχος μεμβράνης οξειδίου (συνήθως στην περιοχή 10-250 nm) παρεμβαίνει στο προσπίπτον φως, με αποτέλεσμα ένα συγκεκριμένο δομικό χρώμα. Για κάθε αύξηση 10 nm στο πάχος του φιλμ, το χρώμα αλλάζει αισθητά, από ανοιχτό χρυσό σε σκούρο μπλε και τελικά μωβ.
Παράγοντες που επηρεάζουν τη σταθερότητα του χρώματος
Το ανοδιωμένο φιλμ είναι μεταλλουργικά συνδεδεμένο με τη μήτρα και δεν προκαλεί απολέπιση με επίστρωση, αλλά οι ακόλουθοι παράγοντες θα προκαλέσουν αλλαγές χρώματος:
I. Αποχρωματισμός που προκαλείται από μηχανική φθορά
Η μεμβράνη οξειδίου έχει πάχος μόνο micron και η σκληρότητα (HV 300-500) είναι συνήθως χαμηλότερη από αυτή της μήτρας. Η συνεχής τριβή μπορεί να οδηγήσει σε λέπτυνση του πάχους του φιλμ, προκαλώντας χρωματική μετατόπιση: η τοπική ελαφρά φθορά ξεθωριάζει το μπλε σε ανοιχτό χρυσό και η έντονη φθορά εκθέτει πλήρως το ασημί λευκό της μήτρας. Αυτός ο προοδευτικός αποχρωματισμός είναι θεμελιωδώς διαφορετικός από την απόρριψη επίστρωσης.
Παράγοντες που επηρεάζουν τη σταθερότητα του χρώματος
II. Η χημική επίθεση προκαλεί υποβάθμιση του χρώματος
Αν και το TiO2 είναι αδρανές, ορισμένα περιβάλλοντα μπορούν ακόμα να διαβρώσουν το στρώμα:
- Strong acids (such as concentrated hydrochloric acid) and strong alkali (pH>12) περιβάλλοντα θα διαλύσουν το φιλμ οξειδίου
- Τα ιόντα χλωρίου (παράκτια περιβάλλοντα) και τα σουλφίδια (βιομηχανικές περιοχές) προκαλούν διάβρωση με λακκούβες
- Η μακροχρόνια- έκθεση σε οργανικούς διαλύτες μπορεί να οδηγήσει σε παθητικοποίηση της επιφάνειας
Αυτές οι χημικές ουσίες μπορεί να προκαλέσουν μείωση του κορεσμού των χρωμάτων και θολό στίγματα αντί για τοπική αποβολή.
Παράγοντες που επηρεάζουν τη σταθερότητα του χρώματος
III. Θερμογενής δομικός μετασχηματισμός*
Όταν η θερμοκρασία υπερβαίνει τους 300 βαθμούς, το φιλμ οξειδίου υφίσταται αλλαγή φάσης και πάχυνση:
- 300-450 βαθμός: σχηματισμός φάσης ανατάσης, μετατόπιση χρώματος προς πιο σκούρα χρώματα
- >600 μοίρες: Μετάβαση φάσης ρουτιλίου με ρωγμή της μεμβράνης
Αυτή η διαδικασία είναι μη αναστρέψιμη και οι αλλαγές χρώματος ακολουθούν συγκεκριμένους νόμους, οι οποίοι μπορούν να ελεγχθούν με ακρίβεια με θερμική επεξεργασία.
Τεχνικά πλεονεκτήματα και ισχύοντα όρια
Αυτή η τεχνολογία είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για σενάρια όπου η αντοχή συγκόλλησης είναι απαιτητική (π.χ. ιατρικές συσκευές, εξαρτήματα αεροδιαστημικής) και η σταθερότητα χρώματος της μπορεί να διατηρηθεί για περισσότερα από δέκα χρόνια σε ένα συμβατικό εσωτερικό περιβάλλον. Για περιβάλλοντα υψηλής-φθοράς ή εξαιρετικά διαβρωτικά, παρατείνετε τη διάρκεια ζωής του χρώματος με δομές στεγανοποίησης επιφανειών ή προστασίας σχεδίασης.
Κατανοώντας αυτούς τους μηχανισμούς αλλαγής χρώματος-και τις οριακές τους συνθήκες, οι σχεδιαστές μπορούν να χρησιμοποιήσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τη διαδικασία ανοδίωσης τιτανίου για να επιτύχουν μακροχρόνια-και σταθερή έκφραση χρώματος μέσα σε ένα ελεγχόμενο εύρος.
