Одна з ключових особливостейтитанові сплавиполягає в тому, що їх поверхні можна надати різноманітних кольорів за допомогою процесу анодування.
Титанові сплави — це сплави, виготовлені шляхом плавлення титану як матриці та додавання одного або кількох інших елементів (таких як алюміній, ванадій, залізо, молібден, цирконій, олово тощо). Колір на поверхні титану не "наноситься", а скоріше "нарощується".
Принцип PVD (фізичного осадження з парової фази) передбачає випаровування титанової мішені через дуговий розряд у високо-вакуумному середовищі. Потім атоми титану осідають на поверхні чашки з нанометровою{2}}точністю. Одночасно вводиться азот або вуглеводневий газ для реакції з атомами титану, утворюючи надзвичайно тонку складову плівку. Товщина цієї плівки визначає колір. Коли плівка має товщину 50 нанометрів, вона виглядає бронзовою; при 80 нанометрах він стає синім; і приблизно на 120 нанометрах воно стає золотом. У всьому процесі не використовуються хімічні барвники; колір повністю залежить від ефекту інтерференції світла між верхньою та нижньою поверхнями плівки-. Принцип ідентичний тому, який змушує мильні бульбашки відображати кольори веселки.
Висока-температура також може змінити колір поверхні. Коли поверхня титанового сплаву піддається прямому впливу полум’я або високій{2}}температурі запікання, температура безпосередньо впливає на формування оксидного шару; оскільки температура поступово змінюється, колір поверхні піддається поступовому переходу. Крім того, за допомогою зовнішніх процесів можна отримати абсолютно нові кольори. Наносячи на поверхню фарбу, гальванопластику чи покриття-використовуючи зовнішньо нанесені кольорові покриття для безпосереднього покриття підкладки-можна досягти різноманітних колірних ефектів, як-от матове або глянсове покриття.
1. Інтерференція тонкої{1}} плівки: фізичне походження кольору
Коли світло потрапляє на цю прозору оксидну плівку, частина світла відбивається на верхній поверхні плівки, а решта проходить через плівку та відбивається на межі між плівкою та титановим сплавом.
Різниця в довжині шляху: «різниця в довжині шляху» виникає між цими двома відбитими променями світла; ця різниця визначається як товщиною оксидної плівки, так і довжиною хвилі світла.
Ефект інтерференції: коли різниця в довжині шляху дорівнює цілій кратності довжини хвилі певного кольору світла, цей колір посилюється, внаслідок чого оксидна плівка виглядає певного кольору; навпаки, якщо різниця довжин шляху є непарним кратним половині довжини хвилі певного кольору, світло цього кольору гаситься.
Колір змінюється залежно від товщини: отже, коли товщина оксидної плівки поступово збільшується від кількох сотень ангстрем до понад десяти мікрометрів, кольори, створені внаслідок інтерференції, також змінюються, утворюючи багатий спектр від жовтого, оранжевого, синього та фіолетового до зеленого.
2. Самі оксиди: хімічні основи кольору
Окрім фізичних перешкод, хімічний склад самої оксидної плівки також впливає на колір.
Оксиди різних станів валентності. Оксиди титану існують у різних формах, як-от білий TiO₂, золотисто-жовтий TiO та синій Ti₂O₃.
Змішане забарвлення: під час високо{0}}температурного процесу окислення ці різнокольорові оксиди співіснують і разом впливають на кінцевий колір.
Ключові фактори: як контролювати колір?
У практичних застосуваннях колір можна точно «сформулювати», контролюючи такі фактори
Товщина оксидної плівки (найважливіший фактор): це основна змінна, що визначає колір. Його можна точно контролювати, регулюючи такі параметри процесу, як напруга та тривалість анодування, температура та тривалість термічної обробки та швидкість лазерного сканування.
Метод окислення: різні методи окислення (такі як анодування, термічне окислення та лазерне оксидування) створюють структури оксидної плівки з різними характеристиками, які також впливають на колір.
Склад сплаву: різні сорти титанових сплавів містять такі елементи, як алюміній і ванадій. Під час процесу окислення ці елементи можуть утворювати власні оксиди (наприклад, Al₂O₃), які можуть мало вплинути на кінцевий колір.
Загалом, яскраві кольори окислених титанових сплавів є результатом спільного впливу фізичного явища «інтерференції тонкої -плівки» в оксидному шарі та хімічних ефектів «власних кольорів» різних оксидів титану. Серед цих факторів товщина оксидного шару є найважливішим фактором, що визначає кінцевий колір.
Електронна-пошта:garychen3215@hotmail.com
Адреса: No.35, Baoti Rd, Baoji city, Shaanxi Province, China
Контактна особа: пан Гері Чен
Телефон: +86-917-8883215
Мобільний/WhatsApp: +86 13092900605
