Prinsip teras perubahan warna tiub titanium adalah proses elektrokimia yang terkawal dan bukannya penambahan pewarna. Kita boleh memikirkannya sebagai "tumbuh" filem telus dan keras oksida - titanium dioksida - di permukaan titanium. Proses ini berlaku dalam elektrolit, dengan tiub titanium bertindak sebagai anod (elektrod positif) dan voltan DC atau berdenyut.
Apabila arus elektrik melaluinya, atom titanium di permukaan tiub titanium kehilangan elektron dan menggabungkan dengan ion oksigen dalam elektrolit, mewujudkan filem titanium dioksida yang sangat nipis dan padat. Filem itu sendiri tidak berwarna dan telus, jadi di manakah warna yang kaya yang kita lihat berasal? Ini disebabkan terutamanya oleh "kesan gangguan filem nipis". Ia seperti filem minyak di atas air selepas hujan, atau gelembung sabun yang bertiup, yang mengambil warna yang berwarna -warni. Apabila cahaya semulajadi mencecah filem oksida yang sangat nipis ini, sebahagian daripada cahaya ditunjukkan secara langsung di permukaan filem, sementara bahagian lain menembusi filem itu dan mencerminkan lagi di persimpangan filem dengan matriks Titanium. Apabila kedua -dua rasuk cahaya yang dicerminkan, gangguan cahaya berlaku. Jika dua puncak cahaya memenuhi puncak (dalam fasa yang sama), cahaya panjang gelombang itu dipertingkatkan dan kita dapat melihat warna; Sebaliknya, jika puncak memenuhi palung (fasa bertentangan), cahaya lemah atau dibatalkan, dan kita tidak dapat melihat warna. Oleh kerana ketebalan filem titanium dioksida berada pada urutan magnitud yang sama seperti panjang gelombang cahaya yang kelihatan (kira-kira 400-700 nm), kesan gangguan ini adalah penting. Dengan tepat mengawal ketebalan filem oksida, adalah mungkin untuk mengawal panjang gelombang cahaya yang dipertingkatkan dan yang lemah, mengakibatkan warna tertentu. Voltan adalah faktor yang paling kritikal dalam mengawal ketebalan filem: semakin tinggi voltan, semakin kuat daya penggerak medan elektrik, semakin tebal filem oksida yang terbentuk, dan warna gangguan akan berubah dari biru, kuning keemasan, dan ungu ke warna gelap (seperti biru gelap dan hijau).
Analisis Kestabilan Warna
Kestabilan warna tiub titanium selepas anodisasi adalah kebimbangan kritikal, dan ia dipengaruhi oleh gabungan faktor dalaman dan luaran.
Dari perspektif faktor dalaman, filem titanium dioksida ini sendiri mempunyai kelebihan kimia yang sangat tinggi dan kekuatan mekanikal. Ia ikatan sangat tegas kepada matriks titanium dan merupakan sebahagian daripada tiub titanium itu sendiri, bukan pematuhan, jadi ia kurang terdedah kepada masalah seperti cat atau penyaduran. Filem ini juga dapat meningkatkan rintangan kakisan tiub titanium, yang merupakan salah satu sebab untuk aplikasi luasnya dalam persekitaran kimia dan marin. Oleh itu, dalam persekitaran konvensional suhu bilik, tiada haus, dan bukan- asid dan alkali yang kuat, warna yang dihasilkan oleh anodizing agak stabil dan dapat dikekalkan selama bertahun -tahun tanpa pudar yang signifikan.
Walau bagaimanapun, kestabilannya juga mempunyai batasan tertentu. Pertama, warna kurang stabil termal. Sekiranya tiub titanium terus dipanaskan melebihi 300 darjah Celsius, struktur filem oksida akan mula menjalani transformasi bentuk kristal, mengakibatkan perubahan kecil dalam ketebalan filem dan indeks biasan, mengakibatkan warna "drift" atau gelap. Pada suhu yang lebih tinggi, lapisan filem juga boleh gagal sepenuhnya. Kedua, terdapat pakaian mekanikal. Walaupun filem oksida sangat sukar, jika ia terus menggosok dan menggaru dengan bahan -bahan yang lebih keras, ia akan mengurangkan ketebalan lapisan filem secara tempatan, mengakibatkan warna yang lebih ringan dan bahkan mendedahkan warna titanium sebenar. Akhirnya, serangan kimia. Walaupun rintangan kakisan, filem oksida masih boleh ditanam dan dibubarkan dalam asid kuat panas (contohnya, asid hidrofluorik, asid sulfurik pekat) atau persekitaran alkali yang kuat, dan warna secara semula jadi akan hilang.
Faktor utama yang mempengaruhi perubahan warna
1. Voltan: Ini adalah faktor kawalan teras dan paling langsung. Voltan pada dasarnya secara linear berkadar dengan ketebalan filem oksida, dan ketebalan filem secara langsung menentukan warna. Oleh itu, dalam pengeluaran perindustrian, bilangan warna produk akhir dikawal dengan tepat dengan menubuhkan jadual pemetaan warna "voltan -". Sebagai contoh, voltan rendah (seperti 10-15V) boleh menghasilkan emas atau biru, voltan sederhana (20-50V) boleh menghasilkan voltan berwarna ungu, biru, atau hijau, dan tinggi (di atas 60V) boleh menghasilkan siri hijau, coklat, atau kelabu gelap.
2. Komposisi elektrolit: Jenis, kepekatan, dan pH elektrolit adalah penting. Yang paling biasa digunakan ialah larutan asid sulfurik cair, yang menyediakan kekonduksian elektrik yang baik dan kadar pengoksidaan sederhana. Walau bagaimanapun, asid yang berbeza (seperti asid fosforik, asid kromik) atau penyelesaian alkali, dan juga asid organik akan menjejaskan kadar pertumbuhan, porositi dan mikrostruktur lapisan filem disebabkan oleh kesan pemangkin atau menghalang anion mereka pada proses pengoksidaan. Walaupun pada voltan yang sama, sifat optik lapisan yang dihasilkan dalam elektrolit yang berbeza mungkin berbeza -beza sedikit, mengakibatkan sedikit perbezaan dalam warna akhir.
3. Mod semasa: Kaedah voltan malar tradisional adalah mudah untuk beroperasi, tetapi kaedah semasa berterusan yang lebih maju atau bekalan kuasa berdenyut dapat memberikan kawalan yang lebih baik. Pengoksidaan berdenyut berkesan menghilangkan haba yang dihasilkan semasa tindak balas dan memberikan masa ion reaktif untuk meresap, menghasilkan lapisan filem yang lebih padat, lebih seragam, yang sangat penting untuk mendapatkan produk dengan kawasan yang besar dan warna seragam.
4. Masa Pengoksidaan: Masa terutamanya mempengaruhi integriti pertumbuhan filem. Pada peringkat awal, masa yang mencukupi diperlukan untuk lapisan filem berkembang menjadi ketebalan yang stabil dari voltan yang sepadan. Walau bagaimanapun, jika masa terlalu panjang, filem itu boleh dibubarkan atau menjadi kasar dalam beberapa elektrolit, yang akan menjejaskan keseragaman dan kecerahan warna.
5. Tiub Titanium sendiri: Kemasan permukaan tiub titanium adalah asas. Permukaan cermin yang sangat digilap dan kemasan matte sandblasted akan memberikan kesan visual yang sangat berbeza selepas menjalani anodizing yang sama. Permukaan permukaan cermin cerah dan cerah, seperti cat logam; Permukaan matte lembut dan elegan, lebih seperti warna yang wujud. Di samping itu, komposisi aloi dan mikrostruktur titanium juga mempunyai kesan halus terhadap pertumbuhan seragam filem oksida.
Ringkasnya, anodizing tiub titanium adalah teknologi rawatan permukaan teknologi yang tinggi - yang tepat "mengukir" ketebalan filem oksida permukaan melalui kaedah elektrokimia dan menggunakan prinsip gangguan cahaya kepada warna. Warnanya cemerlang dan tegas terikat dengan matriks, memberikan kestabilan harian yang sangat baik. Walau bagaimanapun, mencapai seragam yang dikehendaki dan panjang - hasil warna yang berkekalan memerlukan kawalan sistematik dan tepat dari pelbagai faktor seperti voltan, elektrolit, masa, dan keadaan permukaan bahan.
