Titan Eloxieren

Das Titaneloxieren ist ein elektrochemisches Oberflächenbehandlungsverfahren, das häufig verwendet wird, um die Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und das ästhetische Erscheinungsbild von Titanprodukten zu verbessern.

Diese Technologie verbessert nicht nur die Leistung von Titankomponenten, sondern bietet auch eine Reihe von leuchtenden dekorativen Farben, wodurch sie in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt und medizinischen Geräten weit verbreitet ist.

Was ist Titaneloxieren?

Das Titaneloxieren ist ein Verfahren, bei dem die natürliche Oxidschicht auf der Oberfläche von Titan verdickt wird, wodurch seine Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und sein Aussehen verbessert werden. Bei dem Verfahren werden Titanbauteile in eine Elektrolytlösung getaucht und Gleichstrom angelegt, um einen dauerhaften Oxidfilm zu bilden, wobei der Farbeffekt je nach angelegter Spannung einstellbar ist.

Schritte des Titaneloxierens:

Reinigung und Vorbehandlung

Zunächst müssen die Titanteile gründlich gereinigt werden. Bei diesem Verfahren werden die Titankomponenten in eine alkalische Lösung getaucht, um Schmutz, Fett und Oxidrückstände von der Oberfläche zu entfernen. Die Reinigung ist von entscheidender Bedeutung, da verbleibende Verunreinigungen die Wirksamkeit des Eloxalprozesses beeinträchtigen. Nach der Reinigung müssen die Teile in entionisiertem Wasser gespült werden, um alle verbleibenden Reinigungsmittel vollständig zu entfernen.

Einrichtung von Eloxalanlagen

Als nächstes werden die gereinigten Titanteile in die Eloxalanlage eingelegt und mit dem Pluspol der Stromversorgung verbunden, wodurch sie zur Anode in der elektrochemischen Reaktion werden.

Elektrolytischer Prozess

Sobald die Titanteile als Anode verbunden sind, werden sie in eine Elektrolytlösung getaucht, typischerweise eine schwache Säure wie Schwefel- oder Phosphorsäure. Die Aufgabe des Elektrolyten besteht darin, den Strom zu leiten und die elektrochemische Reaktion anzutreiben, was zum Eloxieren führt.

Regelung von Spannung, Strom und Temperatur

Die Dicke der Oxidschicht und der endgültige Farbeffekt hängen von der Spannung, dem Strom und der Temperatur ab, die während des Eloxalprozesses verwendet werden. Eine höhere Spannung führt zu einer dickeren Oxidschicht, und die Farbe ändert sich entsprechend. Die genaue Kontrolle dieser Parameter ist entscheidend, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen, daher erfordert dieser Schritt eine hohe Präzision.

Nachbehandlung

Nach Abschluss des Eloxierens werden die Titanteile gründlich gespült, um den restlichen Elektrolyten zu entfernen. In bestimmten Anwendungen kann ein Versiegelungsprozess erforderlich sein, bei dem die Titanbauteile in kochendes Wasser getaucht werden, um die Poren in der Oxidschicht zu schließen und so ihre Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen.

Vorteile des Titan-Eloxierens

• Reduziert das Risiko von Teileverschleiß durch Verringerung der Reibung und Erhöhung der Härte.
• Verbessert die Korrosionsbeständigkeit der eloxierten (passivierten) Oberfläche.
• Biokompatibilität, wodurch eine korrosionsarme und schadstofffreie Oberfläche entsteht.
• Niedrige Kosten und langlebige Farbe.
• Hohe ästhetische Qualität mit einer großen Auswahl an Farboptionen.
• Elektropassivierung und korrosionsarme Oberfläche.
• Biokompatibilitätserkennung, da keine Farb- oder Farbstoffe verwendet werden.

Einschränkungen des Titaneloxierens

Obwohl das Eloxieren von Titan viele Vorteile bietet, hat es auch einige Einschränkungen:

• Kosten: Aufgrund der erforderlichen Materialien und Geräte kann der Eloxalprozess teuer sein.
• Begrenzte Dicke: Die eloxierte Schicht hat eine maximale Dicke, die möglicherweise nicht für alle Anwendungen geeignet ist.
• Farbkonsistenz: Es ist schwierig, eine gleichmäßige Farbe zu erzielen, da Variationen im Eloxalprozess zu unterschiedlichen Farbtönen führen können.
• Nicht für alle Titanlegierungen geeignet: Einige Titanlegierungen können nicht gut eloxieren, was ihre Verwendung in bestimmten Anwendungen einschränkt.

Anwendungen des Titaneloxierens

Luft- und Raumfahrt: Das Eloxieren von Titan wird aufgrund seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit und seines geringen Gewichts häufig in Komponenten wie Hydrauliksystemen, Befestigungselementen und Gehäusen eingesetzt, wodurch die Lebensdauer verlängert und die Kraftstoffeffizienz verbessert wird.

Medizinisch: Aufgrund seiner Biokompatibilität und Beständigkeit gegen Körperflüssigkeiten wird eloxiertes Titan häufig in Implantaten, chirurgischen Instrumenten und Ventilen verwendet, da es Beständigkeit gegen Korrosion im Körper bietet und die Sterilität aufrechterhält.

Selbstfahrend: Mit seiner hohen Festigkeit und seinem geringen Gewicht wird eloxiertes Titan häufig zur Herstellung von Komponenten wie Pleuelstangen verwendet, die sowohl Festigkeit als auch Gewichtsreduzierung erfordern. Es verbessert auch die Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit, wodurch es für Teile wie Abgasanlagen geeignet ist.

Konsumgüter: Eloxiertes Titan ist aufgrund seiner Ästhetik und Langlebigkeit bei Produkten wie Uhren, Brillen, Rahmen und Sportgeräten beliebt. Es sorgt für Farbe und Glanz und schützt gleichzeitig vor Abnutzung und Umwelteinflüssen.

Industriell: Eloxiertes Titan wird aufgrund seiner Korrosions- und Hitzebeständigkeit häufig in Wärmetauschern und Reaktionsgefäßen verwendet, da es hohen Temperaturen standhält und Wärme effektiv überträgt und gleichzeitig korrosionsbeständig ist.

Normen und Spezifikationen für das Eloxieren von Titan

Beim Eloxieren von Titan wird durch die Einhaltung bestimmter Normen sichergestellt, dass der Prozess die Anforderungen an Qualität, Sicherheit und Leistung erfüllt. Diese Normen decken den Eloxalprozess, den Materialverbrauch und die Qualität der endgültigen Titankomponenten ab.

Internationale Standards

ISO 7599:2018: Diese Norm legt die Anforderungen an anodische Oxidationsschichten von Aluminium und seinen Legierungen fest. Obwohl es in erster Linie auf Aluminium abzielt, sind bestimmte Teile davon auch für das Eloxieren von Titan geeignet, insbesondere in Bezug auf Oberflächenbehandlung und Prüfverfahren.

• Wichtige Anforderungen: Umfasst Vorbehandlung, Beschichtungsauftrag und Qualitätskontrolle.
• Prüfverfahren: Beinhaltet die Prüfung der Schichtdicke, der Verschleißfestigkeit und der Korrosionsbeständigkeit.
• Oberflächeneigenschaften: Spezifiziert die Anforderungen an die Gleichmäßigkeit des Oxidfilms und die Farbkonsistenz.

US-Normen

ASTM B892-14: Speziell für anodische Oxidbeschichtungen auf Titan und Titanlegierungen, mit Schwerpunkt auf der Bewertung von Eigenschaften wie Haftung, Dicke und Haltbarkeit der Oxidschicht.

• Adhäsionsprüfung: Bewertet die Adhäsion des Oxidfilms auf der Titanoberfläche.
• Dickenmessung: Stellt Standards für die Messung der Dicke der Oxidschicht bereit.
• Korrosionsbeständigkeitsprüfung: Stellt sicher, dass Titanteile in korrosiven Umgebungen geschützt bleiben.

AMS 2488C: Aerospace Material Specification that ensures the quality and performance of anodized titanium in aerospace applications.

• Anwendungen: Geeignet für Komponenten in der Luft- und Raumfahrt, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Haltbarkeit erfordern.
• Beschichtungseigenschaften: Gibt Anforderungen an Schichtdicke, Farbe und Haftung an.
• Prozessrichtlinien: Enthält detaillierte Anweisungen für den Eloxalprozess, um eine ordnungsgemäße Behandlung von Titankomponenten sicherzustellen.

Branchenspezifische Standards

Standards für die Luft- und Raumfahrt: Das Eloxieren von Titan ist in der Luft- und Raumfahrtindustrie von entscheidender Bedeutung, um die Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit von Komponenten zu verbessern und Leistung und Sicherheit unter extremen Bedingungen zu gewährleisten.

• AMS 2488C: Stellt sicher, dass Komponenten für die Luft- und Raumfahrt eine ausreichende Korrosions- und Verschleißbeständigkeit aufweisen.
• ASTM B600: Spezifiziert Reinigungs- und Entkalkungsmethoden für Titanteile vor dem Eloxieren.

Normen für Medizinprodukte: Aufgrund seiner Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit ist das Eloxieren von Titan in der medizinischen Industrie weit verbreitet, insbesondere für Implantate und chirurgische Instrumente.

• ISO 10993: Bewertet die Biokompatibilität von Medizinprodukten und stellt sicher, dass eloxiertes Titan sicher und unbedenklich ist, wenn es im menschlichen Körper verwendet wird.
• ASTM F86: Spezifiziert die Anforderungen an die Oberflächenbehandlung von Titan in biomedizinischen Anwendungen, um sicherzustellen, dass eloxiertes Titan die Knochenintegration fördert und das Abstoßungsrisiko verringert.

Welche Arten des Eloxierens gibt es?

Es gibt drei Hauptarten des Titaneloxierens: Typ I, Typ II und Typ III. Die gebräuchlichsten Typen sind Typ II und Typ III. Typ I ist weniger verbreitet und wird für spezielle Hochtemperaturbehandlungen verwendet.

Titan-Eloxieren Typ 1

Einer der Hauptvorteile des Eloxierens vom Typ 1 ist seine Fähigkeit, die Hochtemperaturbeständigkeit des Metalls zu verbessern.

Während des Eloxalprozesses bildet sich eine dünne und gleichmäßige Oxidschicht auf der Oberfläche des Titans. Diese Oxidschicht wirkt als Schutzbarriere und schützt das darunterliegende Metall vor Korrosion und Oxidation. Das Besondere an der Typ-1-Eloxierung ist, dass sie diese Schutzbarriere auch bei hohen Temperaturen beibehält.

Titaneloxieren Typ 2 – Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit

Das Titaneloxieren vom Typ 2 verbessert in erster Linie die Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit, indem es eine dicke Oxidschicht auf der Titanoberfläche bildet. Bei diesem Verfahren wird eine niedrigere Spannung (typischerweise 15 bis 30 Volt) verwendet, um einen farblosen, transparenten Oxidfilm zu erzeugen, der die Haltbarkeit und Abriebfestigkeit des Titans verbessert.

Titan mit Typ-2-Eloxierung hat typischerweise die folgenden Vorteile:

• Hervorragende Verschleißfestigkeit: Die dicke Oxidschicht bietet eine hervorragende Verschleißfestigkeit und ist daher für Umgebungen mit hoher Beanspruchung geeignet.
• Verbesserte Korrosionsbeständigkeit: Ideal für raue Umgebungen, insbesondere in der Luft- und Raumfahrt und Medizintechnik.
• Beibehaltung des natürlichen Aussehens: Die transparente Oxidschicht verändert die natürliche Farbe des Titans nicht und bewahrt seine ursprüngliche Ästhetik.

Häufige Anwendungen des Typ-2-Eloxierens von Titan:

Komponenten für die Luft- und Raumfahrt

Titan-Implantate

Industrielle Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Langlebigkeit

Titaneloxieren Typ 3 – Farbeffekte und Ästhetik

Beim Eloxieren vom Typ 3, auch bekannt als Farbeloxieren, werden durch Einstellen der Spannung (typischerweise im Bereich von 50 bis 120 Volt) verschiedene leuchtende Farben erzeugt, wodurch Oxidfilme unterschiedlicher Dicke entstehen. Zusätzlich zu seinem ästhetischen Reiz behält eloxiertes Titan vom Typ 3 immer noch ein gewisses Maß an Korrosionsbeständigkeit und Haltbarkeit bei.

Vorteile von eloxiertem Titan Typ 3:

• Große Auswahl an Farben: Bietet eine Vielzahl von Farben, um Anpassungs- und Branding-Anforderungen zu erfüllen.
• Optisch ansprechend: Ideal für Anwendungen, bei denen die visuelle Wirkung wichtig ist, um das Erscheinungsbild des Produkts zu verbessern.
• Flexible Anpassung: Farbcodierung und einzigartige visuelle Effekte verleihen dem Produkt einen Mehrwert.

Häufige Anwendungen von eloxiertem Titan vom Typ 3:

• Dekorationsartikel und Schmuck
• Unterhaltungselektronik
• Andere Produkte, die Farbe und Optik erfordern

Unterschiede zwischen Titaneloxieren vom Typ 1, 2, 3

Welche Farben gibt es für eloxiertes Titan?

Das Titaneloxieren weist eine reichhaltige Farbpalette auf, ohne dass Farbstoffe oder Pigmente erforderlich sind, indem die Dicke der Oxidschicht gesteuert wird. Die Spannungsanpassung bestimmt die Dicke des Oxidfilms, was sich wiederum auf Lichtinterferenzen auswirkt und unterschiedliche Farben erzeugt. Zu den verfügbaren Farben gehören Gold, Blau, Lila, Grün, Pink und viele andere Farbtöne, wobei die Farbvariation in direktem Zusammenhang mit dem Spannungspegel steht.

Dies ist eine grundlegende Titan-Farbkarte, die die Spannungspegel und die entsprechenden Farben zeigt:

Welche Produkte aus eloxiertem Titan kann Chalco anbieten?

Chalco bietet eine Vielzahl von Produkten aus eloxiertem Titan an, darunter Titanplatten, Rohre, Stäbe und Drähte, mit verschiedenen Farb-, Dicken- und Oberflächenbehandlungsoptionen, die je nach Kundenwunsch verfügbar sind.

Diese Produkte werden häufig in der Luft- und Raumfahrt, in medizinischen Geräten, in der architektonischen Dekoration und in Konsumgütern eingesetzt und kombinieren Ästhetik und Funktionalität, um die Anforderungen an Korrosionsbeständigkeit, Leichtbaueigenschaften und hohe Festigkeit in verschiedenen Branchen zu erfüllen.