鈦及鈦合金的陽極氧化工藝是通過電化學(xué)方法在表面形成氧化鈦膜層的關(guān)鍵技術(shù),廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療植入物、化工防腐等領(lǐng)域。根據(jù)氧化膜功能需求的不同,主要分為以下五大類工藝:
直流氧化法
電解液:5-15%磷酸溶液
電壓范圍:30-100V
膜厚控制:0.5-5μm
應(yīng)用場景:常規(guī)防腐、裝飾著色基底
脈沖氧化法
參數(shù)設(shè)置:占空比30-70%,頻率50-1000Hz
技術(shù)優(yōu)勢:膜層致密性提升40%
典型膜厚:10-30μm
微弧氧化(MAO)
電解體系:硅酸鹽-磷酸鹽復(fù)合溶液
工作電壓:200-450V
生成特征:
? 多孔陶瓷膜(孔隙率15-25%)
? 膜厚可達100μm以上
? 顯微硬度≥800HV
彩色氧化工藝
顯色原理:光干涉效應(yīng)控制
色系范圍:
? 金色(70-80V)
? 藍色(90-100V)
? 紫色(110-120V)
色差控制:ΔE
氧化-封孔復(fù)合處理
封孔方法:
? 熱水封孔(80-90℃/30min)
? 硅烷偶聯(lián)劑處理
耐蝕性提升:鹽霧試驗>1000h
氧化-電泳復(fù)合
工藝流程:
陽極氧化→電泳沉積(電壓50-80V)
復(fù)合膜特性:
? 表面粗糙度Ra? 結(jié)合力≥5B(ASTM D3359)
生物活性氧化
特殊電解液:含Ca/P電解質(zhì)
表面特性:
? 羥基磷灰石沉積能力提升3倍
? 骨結(jié)合強度≥25MPa
抗菌氧化處理
摻銀工藝:
? 電解液含0.1-0.5mol/L AgNO?
? 抗菌率>99%(對抗金黃色葡萄球菌)
航空航天領(lǐng)域
推薦工藝:微弧氧化+封孔處理
膜層要求:耐溫800℃以上
醫(yī)用植入物
優(yōu)選方案:生物活性氧化
關(guān)鍵指標(biāo):細(xì)胞增殖率≥120%
海洋工程
適用工藝:直流氧化+電泳復(fù)合
防腐標(biāo)準(zhǔn):C5-M級(ISO 12944)
最新研究表明,采用等離子體電解氧化(PEO)技術(shù)可在鈦表面制備出含TiO?-Al?O?復(fù)合陶瓷層,使耐磨性提升8-10倍。工藝選擇時需綜合考慮基材類型(純鈦/TC4等)、服役環(huán)境和成本預(yù)算三大要素,建議通過正交試驗優(yōu)化工藝參數(shù)組合。