Anodowanie tytanu- teoria

Jedną z metod wytwarzania powłok tlenkowych na powierzchni jest anodowanie. Utlenianie odbywa się przy stałej gęstości prądu. Grubość powłoki tlenkowej jaką można uzyskać dzięki tej metodzie wynosi od kilkunastu do kilkuset nanometrów [1] i zależy od napięcia jakie zastosowano podczas jej wytwarzania [2].

Napięcie jakie zostało wykorzystane w procesie wytwarzania powłoki tlenkowej wpływa na jej strukturę. Wyróżniamy dwa zakresy napięciowe przy których struktura jest różna:

– do 20 V struktura amorficzna,

– powyżej 45 V powstaje mikrokrystaliczny anataz i rutyl [3].

Anataz, brukit i rutyl to odmiany krystalograficzne dwutlenku tytanu. Rutyl jest najtrwalszy oraz posiada  największa odporność korozyjną [1]. Dwutlenek tytanu charakteryzuje się przeźroczystością lecz w wyniku interferencji promieni odbitych uzyskujemy efekt kolorystyczny- kolor zależny od grubości powłoki tlenkowej [4].

Dla grubości od 10 nm do 25 nm jest to kolor złoty, 25-40 nm fioletowy, 40-50 nm ciemnoniebieski, 50-80 nm jasnoniebieski, 80-12 nm ponownie żółty, 120-150 nm pomarańczowy, 150-180 nm filetowy oraz 180-210 nm zielony [1]. Poniższy film przedstawia proces anodowania tytanu wraz z uzyskiwaniem poszczególnych grubości powłoki tlenkowej.

[1] T. Wierzchoń, E. Czarnowska, D. Krupa. Inżynieria powierzchni w wytwarzaniu biomateriałów tytanowych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2004

[2]  J.-L. Deplancke, R. Winand. Galvanostatic anodization of titanium – I. Structures and compositions of the anodic film. Electrochim. Acta 33(11)(1988)1539

[3] J.-L. Deplancke, A. Garnier, Y. Massiani, R. Winand. Influence of the anodizing procedure on the structure and properties of titanium oxide film and its effect on copper nucleation. Electrochim. Acta 39(1994)1281.

[4] J.-L. Deplancke, M. Degraz, A. Fontana, R. Winand. Self-colour anodizing of titanium. Surf. Technol. 16(1982)1533