钛制品的阳极氧化反应机理-钛 阳极氧化
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1、钛合金阳极氧化研究背景及意义?
虽然钛金属本身具备良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱,以及高强度、低密度、稳定的化学性质。但是未做表面改性的钛在耐磨性、硬度、耐腐蚀性、生物亲和性方面仍无法达到实际用途的需要,因此就有必要对钛制品进行表面处理,而钛阳极氧化就是其中一种工艺。
钛阳极氧化的工艺
钛阳极氧化的原理就是利用钛在离子溶液中的电解作用,从而在正极上形成钛的氧化膜的工艺,因其操作工艺参数易于控制,且能通过电解电压的调节而实现美观且具有实际应用价值的颜色,随着电压的缓慢升高,钛表面将形成棕色、紫色、蓝色、浅蓝、金色、粉色、草绿、绿色、黑色等各种各样的颜色,犹如彩虹般绚丽。
钛阳极氧化的应用主要集中在以下几个行业:
1、医疗行业,钛金属是现在公认已知的最接近人体骨骼的金属材料,因此被称为“生物金属”。这主要是由其良好的耐腐蚀性、生物亲和性和较低的弹性模量决定的,尽管钛具有以上优良的生物特性,但是在植入人体中一段时间后,仍无法使人体组织附着在上面,从而失去其充当人体骨骼的功能。而钛阳极氧化工艺就能很好的解决这一问题,首先,由于钛阳极氧化所形成的氧化膜主要成分为钛的氧化物,而钛的氧化物对人体是无毒、无排斥性的;其次,钛阳极氧化所形成的氧化膜为多孔状,且更具有生物亲和性,这就为人体组织的附着提供更高更强的附着力,从而起到了氧化膜中间过渡层这一关键作用,解决了人体组织无法有效附着在钛植入物上;其次,钛阳极氧化膜还能有效的抑制钛植入物中对人体有害的成分析出,更显著的提高钛的耐腐蚀性。正因为钛阳极氧化膜这一优良的生物特性,使得植入体内的钛合金都必须做阳极氧化。
2、航空工业领域,由于航空领域相比路面交通来说,推到相同的重量所需的燃油需要比路面交通消耗得多,因此减轻航空飞行器重量就成了节能减排首当其冲的重要方式,而比强度高钛及其钛合金恰恰能担当此重任,因此现在航空工业中钛螺丝、钛螺母、钛螺栓等钛制品的使用量越来越多,而航空飞行器特别是飞机,平时对其的维修保养又显得尤为的重要。而钛制品由于具有粘模性,使得钛螺丝和钛螺母很容易咬合在一起,而造成螺丝无法取下。而钛阳极氧化膜可以有效的解决此问题,由于氧化膜的存在,使得钛表面相当于有一层润滑膜的作用,从而给维修和更换带来便利。
3、化工、船舶领域的应用,化工和船舶领域由于接触的都是高酸碱性的恶劣环境,而钛制品表面做钛阳极氧化膜将显著提高钛的耐腐蚀性,使钛制品更不易被腐蚀,并且在船舶领域中有有效抑制海洋微生物在钛制品表面附着,从而提高产品美观性。
随着科学技术的发展以及人民生活水平的提高,人们对钛的认识也会越来越深入,钛在工业以及日常生活中的应用也会越来越多,而钛阳极氧化将会得到越来越的重视和应
钛合金具有优异的力学性能和耐腐蚀能力,但其表面易受到环境的影响而发生变化。通过阳极氧化可以形成一层均匀的氧化层,在提高表面硬度和耐磨性的同时还能提高钛合金的耐腐蚀性能。因此,钛合金阳极氧化研究具有重要的实际意义和应用价值。
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