RU2814780C1 - Способ градиентного окрашивания полной поверхности изделия из сплавов титана, тантала, циркония, ниобия, гафния, вольфрама или ее части - Google Patents
Способ градиентного окрашивания полной поверхности изделия из сплавов титана, тантала, циркония, ниобия, гафния, вольфрама или ее части Download PDFInfo
- Publication number
- RU2814780C1 RU2814780C1 RU2023118094A RU2023118094A RU2814780C1 RU 2814780 C1 RU2814780 C1 RU 2814780C1 RU 2023118094 A RU2023118094 A RU 2023118094A RU 2023118094 A RU2023118094 A RU 2023118094A RU 2814780 C1 RU2814780 C1 RU 2814780C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gradient
- voltage
- current density
- color
- highest
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 5
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 5
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 5
- 239000010955 niobium Substances 0.000 title claims description 5
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 5
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 5
- 229910001029 Hf alloy Inorganic materials 0.000 title description 2
- 229910001257 Nb alloy Inorganic materials 0.000 title description 2
- 229910001362 Ta alloys Inorganic materials 0.000 title description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title description 2
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 title description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 title description 2
- 238000004040 coloring Methods 0.000 title 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000007743 anodising Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 claims abstract 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 10
- 238000007654 immersion Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009828 non-uniform distribution Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 8
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010407 anodic oxide Substances 0.000 description 3
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области электрохимии. Способ включает создание графиков 1, 2 зависимости экспериментально выявленных значений плотности тока от напряжения для формирования предварительной оксидной пленки и градиентного покрытия, обезжиривание изделия, формирование предварительной однотонной оксидной пленки анодированием в потенциостатическом режиме цветом, соответствующим минимальному напряжению Umin, используемому для создания градиента цвета, а также плотности тока, выбираемой по графику 1 относительно подаваемого напряжения Umin, а затем выдерживают до падения плотности тока до 0,1 А/дм2, градиентное покрытие формируют плавным окунанием в электролит с одновременным понижением значения напряжения от самого высокого Umaх до самого низкого значения в градиенте Umin при плотности тока, выбранной по графику 2 относительно напряжения, соответствующего цвету, создаваемому на самом высоком напряжении в градиенте Umaх, при этом необходимо сначала погрузить и анодировать участок изделия, который должен быть покрыт цветом, соответствующим самому высокому напряжению в градиенте Umaх, а дальнейшее окунание и смена напряжения происходят при падении плотности тока до 0,2-0,3 А/дм2. Технический результат - получение интерференционной градиентной пленки, отличающейся высоким качеством за счет устранения дефектов, вызванных неравномерным распределением плотности тока (j), слишком высоким или низким его значением, перегревом анода и электролита с повышением значения напряжения, резким погружением анода в электролит. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области электрохимии, а именно к электрохимическому получению градиентной анодной оксидной пленки на полной поверхности изделия из сплавов титана, тантала, циркония, ниобия, гафния, вольфрама или её части путем нанесения сначала предварительной однотонной анодной оксидной пленки, а затем нанесения градиентной анодной оксидной пленки методом плавного окунания изделия в электролит с одновременным понижением значения напряжения.
Предложенный способ может использоваться для декоративного покрытия полной поверхности изделия из сплавов титана, тантала, циркония, ниобия, гафния, вольфрама или ее части в градиенты разных цветов. Для данного способа возможно создание только тех переходов цвета, которые сменяют друг друга из-за последовательного повышения (понижения) напряжения (таблица 1). Исходя из этого невозможно создать градиент с пропуском цвета, следовательно, палитра градиентов для данного способа ограничена.
Таблица 1 - Порядок смены цветов при последовательном повышении напряжения, при концентрации электролита дающего максимальную насыщенность цвета
| Номер следования цвета при последовательном повышении напряжения | Цвет | Напряжение, соответствующее цвету |
| 1 | 2 | 3 |
| 1 | Желтый (теплый) | 7В |
| 2 | Коричневый | 12В |
| 3 | Бордовый | 15В |
| 4 | Фиолетовый | 19В |
| 5 | Синий (холодный) | 25В |
| 6 | Голубой | 30В |
Продолжение таблицы 1
| 1 | 2 | 3 |
| 7 | Светло-голубой | 40В |
| 8 | Светло-желтый (холодный) | 50В |
| 9 | Желтый (холодный) | 55В |
| 10 | Оранжевый | 60В |
| 11 | Малиновый | 70В |
| 12 | Синий (теплый) | 85В |
| 13 | Зеленый | 95В |
Область применения обширна: окрашивание корпусов транспортных средств, часов, телефонов; ювелирных изделий и бижутерии; элементов интерьера и экстерьера; имплантов и многое другое.
Известен способ получения цветного изображения на металлических поверхностях [RU 2357844 С2 Способ получения цветного изображения на металлических поверхностях, Михаил Григорьевич Афонькин, Владимир Борисович Звягин, Екатерина Владимировна Ларионова, Евгений Иванович Прияхин, 2009.06.10], за счет образования наноструктур в виде оксидных пленок, образующихся в результате локального нагрева источником тепла импульсного действия (например, лазерного излучения, плазменного, электроконтактного или иного вида нагрева). Изобретение позволяет наносить цветное изображение на любые металлические поверхности без предварительной их обработки и без предварительного построения градуировочных кривых. Недостатками данного метода являются сложные предварительные математические расчёты, дороговизна, переходы цвета возможны, но не учитывается их плавность, насыщенность, возможное усиление дефектов при нанесении градиентов нескольких цветов.
Наиболее близким аналогом предлагаемого метода является способ получения узора на алюминиевом материале, согласно которому на поверхность алюминия после электролитического окрашивания наносят защитную пленку, образующую требуемый узор, с применением состава, содержащего алкидную смолу, метилцеллюлозу и поливинилбутираль. Затем участки поверхности алюминия без защитной пленки подвергают электролитическому окрашиванию в другой цвет с получением на поверхности алюминия двуцветного узора. [А.з. Японии N 62-60480, опубл. 16.12.87 г.] Достоинства данного метода в том, что он позволяет наносить пленки на всю поверхность и на ее часть, метод достаточно экономичен относительно методов локального нагрева, к тому же не требует предварительных расчетов или построения градуировочных кривых. Недостаток данного метода в том, что наносимые пленки только однотонные, не учитывается градиентное нанесение, которое требует особой методики.
В обоих способах не учитываются особенности нанесения градиентных пленок, либо градиентные пленки не предполагаются вовсе. Электрохимический метод обладает рядом достоинств: относительной дешевизной и технологической простотой (не требуются предварительные расчеты и построение градуировочных кривых); возможностью реализации как на производстве, так и самостоятельно в кустарных условиях при соблюдении техники безопасности; возможностью изменять яркость цветов в зависимости от концентрации электролита, изменять плавность градиента в зависимости от выдержки каждого цвета, избегать нежелательных дефектов (полос, почернения, несоответствия цвету).
Раскрытие изобретения
В данном изобретении применяемым терминам придаются следующие значения:
погружной метод - метод анодирования, предполагающий погружение изделия, прикрепленного к аноду, в ванну с электролитом и катодом с последующим анодированием, при этом катод и анод в ванне не должны соприкасаться;
метод плавного окунания с одновременным понижением значения напряжения - вид погружного метода, при котором, изделие так же прикрепляется к аноду, но в процессе анодирования плавно окунается с параллельным уменьшением значения напряжения;
предварительная оксидная пленка - оксидная пленка, обладающая цветом, который создается при самом низком напряжении в создаваемом градиенте;
(Umin) - напряжение, которое соответствует цвету градиента, создаваемому на самом низком значении;
(Umax) - напряжение, которое соответствует цвету градиента, создаваемому на самом высоком значении.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа нанесения градиентных оксидных пленок методом анодирования на всю поверхность изделия из сплавов тантала, титана, циркония, ниобия, гафния, вольфрама или ее часть с высоким качеством поверхности (отсутствие таких дефектов как несоответствие цвету, почернение, полосы, неравномерность перехода цвета) и плавным переходом цветов градиента.
Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в получении интерференционной градиентной пленки, отличающейся высоким качеством за счет устранения дефектов, вызванных неравномерным распределением плотности тока (j), слишком высоким или низким его значением, перегревом анода и электролита (с повышением значения напряжения), резким погружением анода в электролит.
Поставленная задача решается с помощью: нанесения предварительной оксидной пленки при напряжении, соответствующего цвету градиента, наносимого при самом низком значении напряжения (Umin) с целью минимизации таких дефектов как подтек цвета, полосы, почернения; последующего нанесения градиентного слоя методом плавного окунания в электролит с одновременным понижением значения напряжения с целью достижения плавности переходов цветов; экспериментально выявленных значениях плотностей тока, которые отражены в графике 1-2, что позволяет избежать несоответствие желаемому цвету.
Создание градиентного покрытия производиться последовательно в ходе следующих операций:
1. Изделие необходимо обезжирить.
2. При необходимости (покрытие части поверхности изделия), на участки, не участвующие в анодировании, нанести диэлектрик для того, чтобы защитить поверхность от покрытия оксидной пленкой
3. Погружным методом в потенциалостатическом режиме нанести предварительную оксидную пленку, создаваемую на самом низком значении напряжения градиента (Umin), а также плотности тока, выбираемой по графику 1 (фигура 1) относительно подаваемого напряжения (Umin), и выдерживать до падения плотности тока до 0,1 А/дм2.
4. Градиентную пленку нанести методом плавного окунания с одновременным понижением значения напряжения (от самого высокого (Umax) к самому низкому значению в градиенте (Umin)) и плотностью тока (j), которая выбирается по графику 2 (фигура 2), относительно напряжения, соответствующего цвету, создаваемому на самом высоком напряжении в градиенте (Umax). Сначала необходимо погрузить и анодировать участок, который должен быть покрыт цветом, соответствующим самому высокому напряжению (Umax). Дальнейшее окунание и смена напряжения должны происходить при падении плотности тока до 0,2-0,3 А/дм2. Плавное анодирование обеспечивается за счет цветового подтека на границе воздух-электролит в сторону клеммы. Данный эффект будет наблюдаться у всех цветов кроме последнего, напряжение которого равно нанесенной предварительной оксидной пленке.
5. При необходимости (покрытие части поверхности изделия) удалить ранее нанесенный диэлектрик.
Данный метод хорошо подходит для создания градиентов на значениях напряжения не выше 51В, поскольку в этом диапазоне и данным способом цвета получаются яркие, переходы плавные и без дефектов. Если в градиенте, создаваемом при напряжении больше 51В, 2-3 перехода цвета - дефекты не наблюдаются, но при большем количестве переходов частота дефектов становится выше. При плавном вынимании и повышении значения напряжения до 51В наблюдается серость цветов, а также для всех напряжений иногда наблюдается пропуск цвета или его дефект.
Claims (2)
1. Способ получения декоративного градиентного покрытия на полной поверхности или части изделия из сплавов титана, тантала, циркония, ниобия, гафния, вольфрама, включающий создание графиков 1, 2 зависимости экспериментально выявленных значений плотности тока от напряжения для формирования предварительной оксидной пленки и градиентного покрытия, обезжиривание изделия, формирование предварительной однотонной оксидной пленки анодированием в потенциостатическом режиме цветом, соответствующим минимальному напряжению Umin, используемому для создания градиента цвета, а также плотности тока, выбираемой по графику 1 относительно подаваемого напряжения Umin, а затем выдерживают до падения плотности тока до 0,1 А/дм2, градиентное покрытие формируют плавным окунанием в электролит с одновременным понижением значения напряжения от самого высокого Umaх до самого низкого значения в градиенте Umin при плотности тока, выбранной по графику 2 относительно напряжения, соответствующего цвету, создаваемому на самом высоком напряжении в градиенте Umaх, при этом необходимо сначала погрузить и анодировать участок изделия, который должен быть покрыт цветом, соответствующим самому высокому напряжению в градиенте Umaх, а дальнейшее окунание и смена напряжения происходят при падении плотности тока до 0,2-0,3 А/дм2.
2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что для покрытия части изделия используют диэлектрик, который перед анодированием наносят на необрабатываемые участки, а после анодирования диэлектрик удаляют.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2814780C1 true RU2814780C1 (ru) | 2024-03-04 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6260480B2 (ru) * | 1984-09-04 | 1987-12-16 | Kyuubitsuku Enjiniaringu Kk | |
| RU2066716C1 (ru) * | 1993-03-05 | 1996-09-20 | Институт химии Дальневосточного отделения РАН | Способ получения окрашенных покрытий на вентильных металлах и сплавах |
| CN103320833A (zh) * | 2012-03-22 | 2013-09-25 | 富泰华工业（深圳）有限公司 | 金属工件的阳极氧化染色方法 |
| CN110205666A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-06 | 广州番禺职业技术学院 | 一种钛或钛合金饰品的阳极氧化炫彩着色方法 |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6260480B2 (ru) * | 1984-09-04 | 1987-12-16 | Kyuubitsuku Enjiniaringu Kk | |
| RU2066716C1 (ru) * | 1993-03-05 | 1996-09-20 | Институт химии Дальневосточного отделения РАН | Способ получения окрашенных покрытий на вентильных металлах и сплавах |
| CN103320833A (zh) * | 2012-03-22 | 2013-09-25 | 富泰华工业（深圳）有限公司 | 金属工件的阳极氧化染色方法 |
| CN110205666A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-06 | 广州番禺职业技术学院 | 一种钛或钛合金饰品的阳极氧化炫彩着色方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5472788A (en) | Colored anodized aluminum and electrolytic method for the manufacture of same | |
| GB2072705A (en) | Colouring adodised aluminium articles | |
| WO1999042641A1 (fr) | Produit a base de magnesium resistant a la corrosion presentant le lustre d'un metal de base et son procede d'obtention | |
| US5674371A (en) | Process for electrolytically treating aluminum and compositions therefor | |
| RU2814780C1 (ru) | Способ градиентного окрашивания полной поверхности изделия из сплавов титана, тантала, циркония, ниобия, гафния, вольфрама или ее части | |
| EP0413589A1 (en) | Improved electrolytic method for colouring anodized aluminium | |
| RU2814783C1 (ru) | Способ градиентного окрашивания полной поверхности изделия из сплавов титана, тантала, циркония, ниобия, гафния, вольфрама или ее части с возможностью пропуска цвета | |
| CN1277960C (zh) | 用于制备高镁铝合金的光亮阳极氧化表面层的方法 | |
| FI68674C (fi) | Foerfarande foer elektrolytisk faergning av aluminium och dessblandningar | |
| KR101813108B1 (ko) | 디스크 브레이크용 캘리퍼의 표면처리방법 및 그 캘리퍼 | |
| CN106065489A (zh) | 一种铝型材电解着色方法 | |
| RU2803631C1 (ru) | Способ однотонного окрашивания участка(ов) изделия(ий) из сплавов титана, тантала, циркония, ниобия, гафния, вольфрама | |
| RU2803630C1 (ru) | Способ однотонного окрашивания изделия (ий) из сплавов титана, тантала, ниобия, гафния, вольфрама | |
| US4060462A (en) | Color anodizing of aluminum | |
| KR20000008860A (ko) | 티타늄증착을 이용한 비철금속의 착색방법 | |
| JPS59208097A (ja) | 透明塗膜の製造方法 | |
| Patel et al. | Coloring Anodized Aluminum | |
| JPH03130397A (ja) | 表面着色方法およびその方法を用いた表面着色処理品 | |
| JPH09241888A (ja) | アルミニウム材の黄褐色着色方法 | |
| JP2023106241A (ja) | 白色アルミニウム部材及びその製造方法 | |
| JPH052751B2 (ru) | ||
| KR101697468B1 (ko) | 알루미늄재의 양극 산화 처리 방법 | |
| JP2023009409A (ja) | アルミニウム合金部材 | |
| JPS61127898A (ja) | アルミニウムまたはアルミニウム合金の電解着色法 | |
| KR850001214B1 (ko) | 빛의 간섭작용을 이용한 착색알루미늄재(colored aluminum article)의 제조방법 |