SU651054A1

SU651054A1 - Method of anodizing titanium and its alloys

Info

Publication number: SU651054A1
Application number: SU772531305A
Authority: SU
Inventors: Надежда Петровна Пекшева
Original assignee: Воронежский Политехнический Институт
Priority date: 1977-10-19
Filing date: 1977-10-19
Publication date: 1979-03-05

Description

II

Изобретение относитс к цветному анодированию титана и его сплавов (получению окрашенных окисных пленок непосредственно в процессе анодировани )The invention relates to the color anodizing of titanium and its alloys (obtaining colored oxide films directly in the process of anodizing)

Известен способ окрашивани титана путем нагрева, заключающийс в следующем . Металлический материал, такой как титан или нержавеюща сталь, нагревают до определенной температуры в защитной атмосфере. Нагретьгй металл затем охлаждают в присутствии охлаждающей атмосферы определенного состава, например воздуха. В результате поверхность металла приобретает стабильную декоративную окраску. Тон окраски определ етс температурой металла при помещении его в охлаждающую атмосферу. Эту температуру определ ют -косвенно по характеристическому цвету металла. Тон окраски определ етс такжэ составом защитной и охлаждающей атмосфер l.A known method for coloring titanium by heating is as follows. A metallic material, such as titanium or stainless steel, is heated to a certain temperature in a protective atmosphere. The heated metal is then cooled in the presence of a cooling atmosphere of a specific composition, for example air. As a result, the metal surface becomes a stable decorative color. The color tone is determined by the temperature of the metal when placed in a cooling atmosphere. This temperature is determined indirectly from the characteristic color of the metal. The color tone is also determined by the composition of the protective and cooling atmospheres l.

Однако известный способ позвол ет получать покрыти лишь определенногоHowever, the known method allows to obtain coatings of only a certain amount.

цвета, обусловленного услови ми ведени процесса.colors due to process conditions.

Известен электрохимический способ окрашивани поверхности титана, включающий нанесение пленкообразующего раствора, например сульфата меди и аммони , с помощью кисти или войлочной подущкн при разности потенциалов между ними и обрабатываемой поверхностью . При этом на поверхности происходит образование пленки, например окисной. Разность потенциалов мен ют в интервале 5-80 В при движении кисти или подушки по поверхности дл изменени цвета. Перед получением пленки . поверхность подвергают механическому травленшо, защища необходимые участки масками, которые нанос т с использованием светочувствительных материалов 2.A known electrochemical method of painting the surface of titanium involves applying a film-forming solution, such as copper and ammonium sulfate, with a brush or felt pad with a potential difference between them and the surface to be treated. In this case, a film, for example, an oxide, forms on the surface. The potential difference is varied in the range of 5-80 V when the brush or pad moves along the surface to change color. Before getting the film. the surface is mechanically etched, protecting the necessary areas with masks that are applied using photosensitive materials 2.

Этот способ имеет р д недостатков. Цвет образующейс пленки зависит от -; состава пленкообразующего раствора, содержащего соли металлов, способшлеThis method has several disadvantages. The color of the resulting film depends on -; composition of the film-forming solution containing metal salts,

окрашивать окисный слой на титане, что усложн ет технологию приготовлени пленок различной окрашенности. Кроме того, он не позвол ет получать пленки равномерной окрашенности, а использование высоких напр жений приводит к получению пористых покрытий, обладающих низкими защитными свойствами в агрессивных средах.paint the oxide layer on titanium, which complicates the technology for preparing films of various colors. In addition, it does not allow to obtain films of uniform colouration, and the use of high stresses results in porous coatings with low protective properties in aggressive media.

Наиболее близким к изобретению вл етс способ анодировани титана и его сплавов в pac-TSOpe, содержащем гидроокись щелочного металла. Раствор содержит также силикат щелочного металла и щелочную соль этШ1е1здиаминтетрау1ссусной кислоты или диэтилентриаминпентауксусной кислоты. Анодирование ведут при рН 11,0-11,5, температуре 18-38 С и наложении увеличивающегос во времени посто нного тоха. При достижений силы тока 1Д-5,4А/см стабилизируют режим и выдерживают анодируемое изделие в таком состо ниив течение 1О-6О . Closest to the invention is a method of anodizing titanium and its alloys in pac-TSOpe containing an alkali metal hydroxide. The solution also contains an alkali metal silicate and an alkaline salt of ethyl-1-diaminetetra-acetic acid or diethylenetriamine-pentaacetic acid. Anodizing is carried out at a pH of 11.0-11.5, a temperature of 18-38 ° C and the imposition of a constant toch that increases with time. When the current reaches 1D-5.4 A / cm, stabilize the mode and maintain the anodized product in such a state for 1 0-6.

Однако этим способом получают только бесцветные окисньш пленки, процесс идет длительное врем , требует контрол дл ггоддержанн определенного режима , коррозионна стойкость покрыти во влажной атмосфере составл ет 24 ч,However, only colorless oxide films are obtained by this method, the process goes on for a long time, it requires a control for a certain type of restraint, the corrosion resistance of the coating in a humid atmosphere is 24 hours.

Цель изобретени - получение равномерно окрашенной в широком цветовом диапазоне окисной пленки с повышенной коррозионной стойкостью, интенсификаци и упрощение процесса,The purpose of the invention is to obtain a uniformly colored in a wide color range oxide film with increased corrosion resistance, intensification and simplification of the process,

Дл этого анодирование ведут в 1 растворе едкого кали при плоности тока 0,ОО4-2,5 А/см .For this, anodizing is carried out in 1 solution of potassium hydroxide with a current of 0, OO4-2.5 A / cm.

Способ осуществл ют следующим образом.The method is carried out as follows.

Перед анодированием титановое изделие обезжиривают и промывают водой . Затем изделие подсоедин ют к аноду посто нного источника тска н помещают в электролитическую ванну с BdiiHbiM раствором едкого кали. Измен плотность тока от 0,004 до 2,5 Л/см можно получить покрыти раал11чного цвета в одном и том же рае-торе. Врем анодировани составл ет 20-80 сек.Before anodizing, the titanium article is degreased and washed with water. The product is then connected to the anode of a constant source and placed in an electrolytic bath with a BdiiHbiM potassium hydroxide solution. By varying the current density from 0.004 to 2.5 L / cm, it is possible to obtain coatings of a radial color in the same ra- tor. The anodization time is 20-80 seconds.

Предлагаемый способ позвол ет получить равномерно окрашенные покрыти на издели х любой формы (пр моугольной , круглой, шарообразной, цилиндрической и т.д.) в одну стадию, анодированием издели в растворах едкого кали.The proposed method allows to obtain uniformly colored coatings on articles of any shape (rectangular, round, spherical, cylindrical, etc.) in one stage, by anodizing the article in solutions of caustic potash.

Пример. Дл получени окисной пленки синего цвета на титановом изделии пр моугольной формы процесс ведут в рае-шоре едкого кали при плотности тока 1,7 А/см в -течение 40-6О сек.Example. To obtain a blue oxide film on a rectangular titanium product, the process is carried out in a caustic potash solution at a current density of 1.7 A / cm in a current of 40-6 O s.

Вли ние плотности тока на цвет окис .ной пленки при анодировании титана представлено в таблице.The effect of current density on the color of the oxide film during anodization of titanium is presented in the table.

Светло-желтый о,004 0,О04 0,ОО5 Желтый0.007 0,ОО8 0,009Light yellow o, 004 0, O04 0, OO5 Yellow 0.007 0, OO8 0.009

Коричневый0,2300,45О0,700Brown0,2300,45O0,700

Фиолетовый0,3000,6251,075Violet0,3000,6251,075

Синий0,4801,О501,900Blue0.4801, O501,900

Голубой0,74О1,5ОО2,50ОBlue 0.74О1.5ОО2.50О

Окиснне пленки, получаемые предлагаемым способом, повышают коррозионную устойчивость изделий в агрессквньтх средах. Например, врем устойчивости издели из титанового сплаве ОТ4-О, анодированного до синего цвета, достигает:Oxidized films obtained by the proposed method, increase the corrosion resistance of products in agressive environments. For example, the stability time of an OT4-O titanium alloy product, anodized to blue, reaches:

в 16%-ном раствореin 16% solution

сол ной кислоты -184 чhydrochloric acid -184 h

в 60%-ном раствореin 60% solution

серной КИСЛО-1Ы -320 ч.sulfuric acid-1Y-320 hours

Издели без окрашенной окисной пленки на поверхности начинают разрушатьс уже после 30 мин, выдержки их в этих средах, и весовые потери металла достигают за 4 ч:Products without a painted oxide film on the surface begin to break down already after 30 minutes, hold them in these media, and the weight loss of the metal reaches in 4 hours:

в 16%-ном раствореin 16% solution

,%%

-0,832 г/М-0,832 g / M

сол ной кислотыhydrochloric acid

в 60%-ном раствореin 60% solution

-3,25 -3.25

серной кислотыsulfuric acid

Полученные пленки характеризуютс также высокой ус-гойчивостью к действию света и атмосферных влений, не измен ют ин-юнсивности окраски в течение более двух лет, в то врем как светостойкость окраше1шых покрытий, полученных другими способами, невелика и достигает 2-3-х мес цев.The films obtained are also characterized by high resistance to the action of light and atmospheric phenomena, they do not change the in-color strength for more than two years, while the light resistance of colored coatings obtained by other methods is small and reaches 2–3 months. .

Декоративный вид окисной пленки 5 улучшаетс , если перед ее нанесением провести предвари-гельное полирование поверхнос-га. В этом случае после анодировани издели получают блест щие окрашешпз$е пленки.The decorative appearance of the oxide film 5 is improved if, prior to its application, pre-gel polishing of the surface is carried out. In this case, after anodizing the product, brilliant colored films are obtained.

Таким образом,Предлагаемый способ позвол ет значительно снизить продолжительность процесса, что дает возможность увеличить производительность труда , а также позвол ет получить окисные пленки различных цветов при пр мом анодировании титановых изделий любой формы в одном и том же однокомпонентном растворе без использовани наполнителей и; различных органических и неорганических красителей. При этом процесс ведут при значительно меньших значени х плотности тока.Thus, the proposed method allows to significantly reduce the duration of the process, which makes it possible to increase labor productivity, and also allows to obtain oxide films of different colors when directly anodizing titanium products of any shape in the same one-component solution without using fillers and; various organic and inorganic dyes. In this process, the process is carried out at significantly lower values of current density.

Кроме того, предлагаемый способ позвол ет снизить пористость окисных пленок с 2О-80% до 5-15% и повысить их коррозионную стойкость. Формула иаобрете ни In addition, the proposed method makes it possible to reduce the porosity of oxide films from 2–80% to 5–15% and to increase their corrosion resistance. Formula of the invention

Способ анодировани титана и его сплавов в растворе, содержащем гидроокись щелочного металла, о т л и ч а щ и и с тем, что, с целью получени равномерно окрашенной в широком цветовом диапазон© жисной пленки с повышенной коррозионной стойкостью, интенсификации и упрс цени процесса, анод11рование ведут в 1-30%-ном растворе едкого кали при плотности тока 0,004- 2,5 А/см.The method of anodizing titanium and its alloys in a solution containing an alkali metal hydroxide, is enough so that, in order to obtain a uniform film with a high corrosion resistance, which is uniformly colored in a wide color range, and that the process is intensified Anodolization is carried out in a 1–30% solution of caustic potash at a current density of 0.004–2.5 A / cm.

Источники информации,, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination

1. Патент США № 3664884, 1. US patent No. 3664884,

15 148-6.3, 1972.15 146-6.3, 1972.

клcl

2,Патент Великобритании №1319542, кл. С 7 В, 1973.2, Patent of Great Britain No. 1319542, cl. C 7 B, 1973.

3.Патент США № 3663379, кл. 204-56, 1972.3. US patent number 3663379, class. 204-56, 1972.