Metalo apdirbimo ir paviršiaus apdorojimo srityje titano lydiniai plačiai naudojami kosmoso, medicinos prietaisų ir aukščiausios klasės juvelyrikos pramonėje dėl didelio specifinio stiprumo, mažo tankio, puikaus atsparumo korozijai ir gero biologinio suderinamumo. Kaip pagrindinis procesas, skirtas pagerinti titano lydinių paviršiaus savybes ir suteikti jiems dekoratyvinę išvaizdą, anodavimas tiesiogiai veikia komponentų veikimą ir pridėtinę vertę.
Elektrolito koncentracija yra vienas iš pagrindinių parametrų, lemiančių anoduojančios plėvelės susidarymo greitį ir titano lydinio plėvelės kokybę. Per didelė koncentracija žymiai paspartins oksido plėvelės augimą, tačiau per greitas plėvelės susidarymo procesas gali lengvai sukelti vietinį skilimą arba „abliaciją“, dėl ko atsiranda laisva mikrostruktūra ir padidėja paviršiaus šiurkštumas, o tai savo ruožtu daro įtaką optinių trukdžių efekto vienodumui ir lemia netolygią spalvų raidą. Pavyzdžiui, fosforo rūgšties elektrolituose, jei fosforo rūgšties koncentracija yra didelė, titano lydinio paviršiuje susidariusi oksido plėvelė dažnai būna stora ir nelygi, o abliacijos sritis atskleidžia matricą dėl plėvelės sluoksnio pažeidimo, sudarydama akivaizdų spalvų skirtumą ir chiaroscuro kontrastą su aplinkiniu plotu.
Priešingai, jei elektrolito koncentracija per maža, plėvelę formuojančios{0}}varomosios jėgos nepakanka, o oksido plėvelė auga lėtai, todėl sunku suformuoti tankios struktūros ir vienodo storio plėvelės sluoksnį. Šio tipo plėvelės ne tik sumažina mechanines savybes ir atsparumą korozijai, bet ir paveikia jos optines savybes, pasireiškiančias blankia spalva ir netolygiu pasiskirstymu. Pavyzdžiui, mažos -koncentracijos sieros rūgšties elektrolite gaunama oksido plėvelė paprastai yra plona, laisvos struktūros, šviesios spalvos ir akivaizdžiai marga.
Elektrolito temperatūra turi esminės įtakos oksido plėvelės struktūrinei kokybei ir spalvos konsistencijai. Temperatūros padidėjimas padidins jonų judrumą, sustiprins reakcijos sistemos sutrikimus, sukels srovės ir įtampos svyravimus, o vėliau sukels plėvelės sluoksnio vietinio augimo greičio disbalansą ir sumažins bendrą vienodumą. Be to, aukšta temperatūra gali sukelti šalutines reakcijas, tokias kaip oksido plėvelės vietinis ištirpimas arba perkristalizacija, o tai dar labiau sutrikdo plėvelės sluoksnio tęstinumą.
Kai elektrolito temperatūra yra per aukšta, titano lydinio paviršiaus oksidacijos reakcija yra smarki, o kai kuriose vietose plėvelės sluoksnis per greitai sutirštėja, sudarydamas iškilią struktūrą, o kitose vietose plėvelės storis yra plonas, todėl dėl plėvelės storio skirtumo atsiranda nenuosekli trukdžių spalva. Esant žemai temperatūrai, reakcijos kinetika yra ribota, plėvelės susidarymo greitis žymiai sumažėja, o oksidacijos laipsnis skiriasi skirtinguose regionuose, o tai yra linkusi "žydėti", tai yra, paviršiuje atsiranda apnašų ar dryžuotų spalvų skirtumų. Pavyzdžiui, žemos-temperatūros chromato elektrolite titano lydinio oksido plėvelės dažnai auga netolygiai ir akivaizdžiai pasiskirsto spalvos.
Oksidacijos įtampa yra pagrindinis parametras, reguliuojantis anoduojančios plėvelės storį ir titano lydinių interferencinių spalvų tipus. Kai įtampa per žema, elektrinio lauko stiprio nepakanka pilnai oksidacijos reakcijai sukelti, plėvelės formavimosi greitis yra lėtas, o plėvelės storis yra nepakankamas, todėl sunku suformuoti pilną ir ryškią struktūrinę spalvą, o tai turi įtakos išvaizdai ir funkcionalumui.
Tačiau per didelė įtampa kelia daug pavojų: viena vertus, viršijant kritinę gedimo įtampą, vietinis dielektrikas sugenda, dėl to atsiranda plėvelės defektų; Kita vertus, esant aukštai įtampai, plėvelės sluoksnio augimo įtempis didėja, o tai gali lengvai sukelti netolygų plėvelės storio pasiskirstymą, o tai savo ruožtu lemia skirtingus spalvų atspalvius. Įtampos kitimo greitis taip pat turi būti griežtai kontroliuojamas, o dėl per greitos įtampos rampos plėvelės struktūrą bus per sunku pertvarkyti ir stabilizuoti, todėl spalvų perėjimai bus neryškūs ir neaiškios ribos.
Aukštos{0}}įtampos procese titano lydinio paviršius gali suirti taškiniu arba linijiniu būdu, sugenda plėvelės sluoksnis skilimo srityje, o aplinkinėje srityje dėl elektrinio lauko iškraipymo susidaro nenormalios plėvelės, susidaro vietinės šviesios dėmės arba tamsios sritys, o tai labai paveikia vaizdo nuoseklumą.
Oksidacijos laikas tiesiogiai veikia galutinį plėvelės sluoksnio storį ir struktūrinį vientisumą. Jei laikas yra per trumpas, oksido plėvelė negali pakankamai išaugti, nepakankamas plėvelės storis, o struktūra nėra tanki, todėl šviesi spalva ir netolygus pasiskirstymas negali pasiekti efektyvios paviršiaus apsaugos ir dekoratyvinių efektų.
Tačiau per ilgas oksidacijos laikas gali sukelti ir neigiamų pasekmių: vykstant reakcijai, plėvelės augimo greitis pamažu lėtėja, sustiprėja paviršinės korozijos efektas, o per didelė oksidacija gali sukelti birų, porėtą ir net vietinį plėvelės sluoksnio lupimąsi. Tokie struktūriniai defektai gali rimtai pabloginti plėvelės sluoksnio spalvos vienodumą, sukibimą ir atsparumą korozijai. Paprastai titano lydinių anodavimo laikas turėtų būti nuo 30 sekundžių iki 600 sekundžių, atsižvelgiant į konkrečią elektrolitų sistemą ir proceso tikslą.
Ilgalaikio -oksidacijos proceso metu plėvelės sluoksnį nuolat veikia elektrolitas, o tai gali sukelti vietinį cheminį tirpimą, susidaryti mikroporų ir įtrūkimų, dėl kurių pablogėja optinės savybės ir prarandama apsauginė funkcija.
Srovės tankis yra pagrindinis parametras, lemiantis oksido plėvelės augimo greitį, o jo pasiskirstymo tolygumas tiesiogiai lemia plėvelės storio ir spalvos nuoseklumą. Jei srovės tankio pasiskirstymas yra netolygus, skirtinguose regionuose skirsis plėvelės susidarymo greitis, sukels plėvelės storio gradientus, o vėliau dėl skirtingų trukdžių sąlygų susidarys „žydėjimo“ reiškinys. Pavyzdžiui, dėl netinkamo elektrodo išdėstymo ruošinio briaunos arba šalia poliaus srities bus didelis srovės tankis, o plėvelės sluoksnis šioje srityje augs per greitai, o tai gali sukelti grubų sustorėjimą arba abliaciją. Nuo elektrodo esanti sritis yra plona ir šviesios spalvos dėl nepakankamo srovės tankio, todėl susidaro akivaizdžios juostos arba apnašos.
Todėl tinkamas įrankių dizainas ir elektrodų išdėstymas yra būtini norint pasiekti vienodą srovės lauko pasiskirstymą ir yra būtinos sąlygos norint gauti aukštos{0}kokybės ir vienodų spalvų.
Titano lydinio anodavimo procese tokie parametrai kaip elektrolito koncentracija, temperatūra, oksidacijos įtampa, laikas ir srovės tankis yra susieti vienas su kitu, kurie kartu turi įtakos oksido plėvelės struktūrinėms savybėms ir matomai spalvai. Realioje gamyboje būtina sistemingai atsižvelgti į įvairių parametrų sąveiką, derinti titano lydinio medžiagų charakteristikas ir gaminio naudojimo reikalavimus, tiksliai projektuoti ir kontroliuoti proceso langą, kad būtų galima stabiliai paruošti anoduotus titano lydinio gaminius su tankiu plėvelės sluoksniu, vienoda spalva ir puikiomis eksploatacinėmis savybėmis bei atitikti aukštus {{2} paviršiaus kokybės reikalavimus.
