CN106381517A

CN106381517A - 一种基于钛基材料表面阳极氧化的彩色打印方法

Info

Publication number: CN106381517A
Application number: CN201610829403.6A
Authority: CN
Inventors: 张全生; 张道明; 张立恒; 任桢; 霍孟飞; 张笑宇; 姚明月; 魏江兰; 周敦凡
Original assignee: Shanghai Institute of Technology
Current assignee: Shanghai Institute of Technology
Priority date: 2016-09-19
Filing date: 2016-09-19
Publication date: 2017-02-08

Abstract

本发明涉及一种基于钛基材料表面阳极氧化的彩色打印方法，包括以下步骤：1)将要打印的钛基材料进行化学抛光，将表面的氧化膜去除，露出钛基底；2)阳极氧化结束后，先冷水洗，然后沸水填充，最后自然吹干；3)将已有的彩色图片通过扫描仪进行扫描，采用计算机数码图象技术，将扫描的每个像素点的颜色转变成数字信号；4)将数字信号分别传输给预先设定的C‑V‑C程序和C‑P程序，通过C‑V‑C程序将扫描的颜色数字信号对应钛基材料阳极氧化产生相应颜色的电压，通过C‑P程序将扫描的颜色数字信号对应钛基材料相应的位置，控制阴极的位移；本发明打印出的图象颜色鲜艳、阳极氧化成本低，具有耐蚀性强、耐磨性好、比强度高等优点。

Description

一种基于钛基材料表面阳极氧化的彩色打印方法

[技术领域]

本发明涉及打印技术领域，具体地说是一种基于钛基材料表面阳极氧化的彩色打印方法。

[背景技术]

钛及钛合金阳极氧化法，具有色膜色调丰富；钛表面着色色调独特，钛质轻、装饰性能好、耐腐蚀强度高、工艺简单、成本低等特点。该着色技术广泛应用于航空航天、化工、石油、冶金、轻工、电力、海水淡化、舰艇、和日常生活钛及钛合金制成的零件表面精饰与功能处理中。近几十年来钛及钛合金氧化技术有了很多新的发展。80年代末日本雄文等研究了一种不需酸洗和巩膜工序的新工艺。Disegi John A研究表明阳极氧化提高了氧化膜的稳定性与耐腐蚀性，获得了比电抛光不锈钢更好的抗炎效果。张果金、刘文来等人研究了阳极氧化电压、时间、以及氧化电解液中的F离子浓度对钛合会阳极氧化膜的生长与着色过程的影响。但其研究的关键因素如：电解液配方比分，电参数等均未公开，有人已申请专利但对电参数在阳极氧化中的影响与颜色控制的有效途径的研究未报道。

近年来，随着计算机数码图象技术的迅猛发展，为图象技术的数码处理、保存提供了较为先进的实用技术，也为图片转化为各类特色的装饰品也提供了技术基础。当前打印技术主要集中在纸制品的打印，在金属表面的彩色打印技术还鲜有报道，随着钛金属表面着色工艺的成熟，结合计算机数字化技术，使在钛金属表面打印彩色图象成为可能。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种基于钛基材料表面阳极氧化的彩色打印方法，运用该方法打印出的图象颜色鲜艳、阳极氧化成本低，具有耐蚀性强、耐磨性好、比强度高等优点。

为实现上述目的设计一种基于钛基材料表面阳极氧化的彩色打印方法，包括以下步骤：

1)钛材料前处理：将要打印的钛基材料进行化学抛光，将表面的氧化膜去除，露出钛基底；

2)钛材料阳极氧化后处理：阳极氧化结束后，先冷水洗，然后沸水填充，最后自然吹干，待用；

3)将已有的彩色图片或照片通过扫描仪进行扫描，采用计算机数码图象技术，将扫描的每个像素点的颜色转变成数字信号；

4)将步骤3)所得的数字信号分别传输给预先设定的颜色-电压-颜色C-V-C程序和颜色-位置C-P程序，通过C-V-C程序将扫描的颜色数字信号对应钛基材料阳极氧化产生相应颜色的电压，通过C-P程序将扫描的颜色数字信号对应钛基材料相应的位置，从而控制阴极的位移，通过计算机控制阴极在步骤2)所得的钛基材料表面进行绘画，使得阴极探头在钛基材料的表面绘制出扫描仪扫描的彩色图片或照片。

步骤3)中，所述扫描的每个像素点是扫描仪最高分辨率中的每个像素点。

步骤4)中，所述颜色-电压-颜色C-V-C程序，为通过扫描仪扫描图片或照片后，将信号传输到计算机，通过计算机数字转化技术，将颜色的信号转化为数字信号，然后将不同颜色的数字信号对应不同的输出电压，通过输出电压的信号控制每个阴极与钛材料像素点的阳极氧化电压，从而控制每个像素点的颜色。

所述不同颜色的数字信号对应不同的输出电压，为钛阳极氧化膜的着色工艺所得结果。

所述钛阳极氧化膜的着色工艺，为以10-30g/L硫酸钠、葡萄糖酸钠30-100g/L为电解液，以惰性电极为阴极，钛为阳极进行电解，在20-30℃钛氧化膜颜色与电压的关系为：

电压v	颜色	电压v	颜色
				5	浅黄色	50	红黄色
10	金黄色	55	红色
				15	浅茶褐色	60	紫红色
20	浅蓝色	65	紫蓝色
				25	蓝紫色	70	蓝绿色
30	深蓝色	75	深蓝绿色
				35	黄灰色	80	黄绿色
40	黄绿色	85	深绿色
				45	深黄色	90	深黄色

所述钛阳极氧化膜的着色工艺，电压范围为5-90V，随着电压增大颜色会逐渐加深变更到下一个颜色，通过提前设定的C-V-C程序可控制每个像素点的颜色。

步骤4)中，所述颜色-位置C-P程序，为扫描仪扫描图片或照片后，通过计算机图象处理，将每个像素点的颜色转化为数字信号，并且定位每个像素点的相对位置，然后通过计算机输出位置的信号，从而控制阴极的位移，结合C-V-C程序输出的电压信号，控制每个像素点在各个相对位置的颜色。

步骤4)中，所述阴极为微型阴极，所述微型阴极带有电解液，所述微型阴极中的电解液起导电作用，随着与钛材料接触，电解液持续补充。

本发明同现有技术相比，将彩色感光照片通过扫描仪扫描后，将信号输入计算机，通过计算机数码图象处理的技术处理，将每个像素点的颜色转换成对应钛阳极氧化产生相应颜色的电压，通过计算机控制电解和微型阴极探头的移动，在钛基材料的表面绘制出扫描仪扫描的彩色照片，本发明运用了打印机相关的打印原理，结合钛表面阳极氧化二氧化钛膜层颜色随电压的变化有一个渐变的变化趋势，在钛基材料表面进行像素点的阳极氧化，微型阴极探头配合计算机输出的运动信号，运用该方法产生的彩色图片颜色鲜艳、阳极氧化成本低，具有很好的耐蚀性、耐磨性、保存期长等优点。

[附图说明]

图1是本发明的打印技术原理图；

图中：1、彩色图片 2、扫描仪 3、计算机 4、C-V-C程序 5、C-P程序 6、微型阴极 7、电解液 8、钛基材料。

[具体实施方式]

本发明提供了一种基于钛基材料表面阳极氧化的彩色打印方法，包括以下步骤：1)钛材料前处理：将要打印的钛基材料进行化学抛光，将表面的氧化膜去除，露出钛基底；2)钛材料阳极氧化后处理：阳极氧化结束后，先冷水洗，然后沸水填充，最后自然吹干，待用；3)将已有的彩色图片或照片通过扫描仪进行扫描，采用计算机数码图象技术，将扫描的每个像素点的颜色转变成数字信号；4)将步骤3)所得的数字信号分别传输给预先设定的颜色-电压-颜色(C-V-C)程序和颜色-位置(C-P)程序，通过C-V-C程序将扫描的颜色数字信号转变成输出的电压，对应钛基材料阳极氧化产生相应颜色的电压，通过C-P程序将扫描的颜色数字信号对应钛基材料相应的位置，从而控制阴极的位移，通过计算机控制阴极在步骤2)所得的钛基材料表面进行绘画，使得阴极探头在钛基材料的表面绘制出扫描仪扫描的彩色图片或照片。

步骤3)中，扫描的每个像素点是扫描仪最高分辨率中的每个像素点。步骤4)中，颜色-电压-颜色(C-V-C)程序，为通过扫描仪扫描图片或照片后，将信号传输到计算机，通过计算机数字转化技术，将颜色的信号转化为数字信号，然后将不同颜色的数字信号对应不同的输出电压，通过输出电压的信号控制每个阴极与钛材料像素点的阳极氧化电压，从而控制每个像素点的颜色。

其中，不同颜色的数字信号对应不同的输出电压，为钛阳极氧化膜的着色工艺所得结果；钛阳极氧化膜的着色工艺，为以10-30g/L硫酸钠、葡萄糖酸钠30-100g/L为电解液，以惰性电极为阴极，钛为阳极进行电解，在20-30℃钛氧化膜颜色与电压的关系如下表；钛阳极氧化膜的着色工艺，电压范围为5-90V，随着电压增大颜色会逐渐加深变更到下一个颜色，通过提前设定的C-V-C程序可控制每个像素点的颜色。

步骤4)中，颜色-位置C-P程序，为扫描仪扫描图片或照片后，通过计算机图象处理，将每个像素点的颜色转化为数字信号，并且定位每个像素点的相对位置，然后通过计算机输出位置的信号，从而控制阴极的位移，结合C-V-C程序输出的电压信号，控制每个像素点在各个相对位置的颜色。阴极为定制的微型阴极，微型阴极带有电解液，微型阴极中的电解液起导电作用，随着与钛材料接触，电解液会一直补充。

下面结合附图1对本发明的一种基于钛基材料表面的彩色打印技术作简要说明：

首先将要打印的钛基材料8进行化学抛光，通过扫描仪2扫描彩色图片1，计算机3将扫描仪扫描的每个像素点的颜色和位置转变成数字信号，分别传输给预先设定的C-V-C程序4和C-P程序5，通过C-V-C程序和C-P程序的结合，微型阴极6在平整钛材料表面进行绘画，微型阴极中的电解液7起导电作用。

本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于钛基材料表面阳极氧化的彩色打印方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)中，所述扫描的每个像素点是扫描仪最高分辨率中的每个像素点。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤4)中，所述颜色-电压-颜色C-V-C程序，为通过扫描仪扫描图片或照片后，将信号传输到计算机，通过计算机数字转化技术，将颜色的信号转化为数字信号，然后将不同颜色的数字信号对应不同的输出电压，通过输出电压的信号控制每个阴极与钛材料像素点的阳极氧化电压，从而控制每个像素点的颜色。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述不同颜色的数字信号对应不同的输出电压，为钛阳极氧化膜的着色工艺所得结果。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述钛阳极氧化膜的着色工艺，为以10-30g/L硫酸钠、葡萄糖酸钠30-100g/L为电解液，以惰性电极为阴极，钛为阳极进行电解，在20-30℃钛氧化膜颜色与电压的关系为：

电压v 颜色电压v 颜色 5 浅黄色 50 红黄色 10 金黄色 55 红色 15 浅茶褐色 60 紫红色 20 浅蓝色 65 紫蓝色 25 蓝紫色 70 蓝绿色 30 深蓝色 75 深蓝绿色 35 黄灰色 80 黄绿色 40 黄绿色 85 深绿色 45 深黄色 90 深黄色。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述钛阳极氧化膜的着色工艺，电压范围为5-90V，随着电压增大颜色会逐渐加深变更到下一个颜色，通过提前设定的C-V-C程序可控制每个像素点的颜色。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤4)中，所述颜色-位置C-P程序，为扫描仪扫描图片或照片后，通过计算机图象处理，将每个像素点的颜色转化为数字信号，并且定位每个像素点的相对位置，然后通过计算机输出位置的信号，从而控制阴极的位移，结合C-V-C程序输出的电压信号，控制每个像素点在各个相对位置的颜色。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤4)中，所述阴极为微型阴极，所述微型阴极带有电解液，所述微型阴极中的电解液起导电作用，随着与钛材料接触，电解液持续补充。