I. 前処理: コーティング層の密着性を確保するための重要な前処理プロセスの主な目的は、チタン合金の表面から油汚れ、酸化スケール、不純物を徹底的に除去し、その後の皮膜形成のために清浄で均一なベース表面を確保することです。この段階には、脱脂、酸洗浄、水洗浄という 3 つの重要なステップが含まれます。前処理の品質は酸化皮膜の密度と密着性に直接影響し、プロセスの不可欠な部分です. 1. 脱脂 - アルカリ脱脂: 水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウムの混合溶液 (濃度 5% - 10%) を使用し、50 - 80 度で 10 - 20 分間浸漬します。この方法は油汚れの軽いワークに適しており、低コストで作業が簡単です。有機溶剤超音波脱脂：アセトンまたはエタノールを媒体とし、｛14｝分間の超音波洗浄が油汚れのひどいワークや複雑な構造のワークに適しています。超音波のキャビテーション効果は微細孔や隙間に浸透し、洗浄効率を向上させます。 Titanium House は、航空宇宙部品企業が超音波脱脂パラメータを最適化し、複雑な構造のワークピースの洗浄順守率を 98% に高めたと報告しました。. 2. 酸洗浄 - フッ酸と硝酸の混合酸溶液（体積比約 1:3 - 1:5）を室温で 1 - 5 分間使用します。フッ化水素酸は表面の酸化スケールを迅速に溶解できますが、硝酸は、ワークピースの表面が均一なシルバー-の金属光沢を示すまで、酸溶液によるベースの過度の腐食を抑制します。過度の腐食による表面粗さの増加を避けるために、酸洗浄時間は厳密に制御する必要があります。-酸洗浄プロセスの安定性は、フィルム層の均一性にとって非常に重要です。ある化学装置メーカーでは、オンライン濃度監視システムの導入により、酸洗浄の不良率を0.5%以下に低減しました. 3. 水洗浄- 脱脂、酸洗浄後は、残留薬品による電解液の汚染を避けるため、水道水、脱イオン水で連続洗浄します。水洗が不十分な場合、成膜ムラや膜層欠陥の原因となります。多段逆流すすぎ技術を採用することで水洗浄効率を向上させ、水の消費量を削減しながら効率を 30% 向上させました。
II.陽極酸化: 陽極酸化のコアコーティングプロセスでは、電解液の組成とプロセスパラメータを調整することで、コーティング層の厚さ、色、性能を正確に制御します。この段階は、クランプと回路接続、電解液の選択、およびプロセス パラメーターの制御の 3 つの部分で構成されます。陽極酸化プロセスの高度な制御が、コーティング層の性能を向上させる鍵となります. 1. クランプと回路接続: 洗浄したチタン合金ワークピースを陽極として使用し、ステンレス鋼プレートまたはグラファイト プレート (通常、陽極の 1.5 ～ 2 倍の陰極面積を持つ) を陰極として選択します。 2 つの電極は 10 ～ 30 センチメートルの間隔で平行に配置されます。合理的なクランプ方法により、均一な電流分布が保証され、局所的な過熱や不均一なコーティングが回避されます。自動車部品メーカーはクランプ治具の設計を最適化し、大きなワークピースの電流密度の均一性を 95% 以上に高めました。. 2. 電解液の選択: アプリケーション要件に基づいて、電解液の種類を選択します: 硫酸タイプ: 10% ～ 20% の硫酸水溶液。色や透明性がなく、耐食性と絶縁に適した高速コーティング層を形成します。-コンポーネント。シュウ酸タイプ: 2% ～ 5% のシュウ酸水溶液。電圧調整によりコーティング層の色を変化させることができます (金黄色→青→緑→紫)。装飾部品や航空宇宙部品に適しています。リン酸-クロム酸系：耐食性に優れた皮膜で、海洋産業や化学工業などの過酷な環境に適しています。電解質組成をわずかに調整すると、コーティング層の性能に大きな影響を与える可能性があります。たとえば、ある海洋機器メーカーは、リン酸-クロム酸電解液. 3.に微量の希土類元素を添加することにより、コーティング層の塩水噴霧耐食時間を 2000 時間以上に延長しました。プロセス パラメータ制御: 電圧: 5 ～ 100 V で調整可能。低電圧（10〜20Vなど）は薄い-層のコーティングに適していますが、高電圧（60〜100Vなど）はコーティング層の厚さを増やすことができますが、アブレーションの防止が必要です。温度：10〜35度。温度が高すぎるとコーティング層の溶解が促進され、温度が低すぎると塗布速度が遅くなり、塗布ムラが発生します。時間：10分から60分。時間がかかりすぎると、コーティング層に亀裂が発生しやすくなり、厚さの成長が飽和する傾向があります。電流密度: 0.5 ～ 2A/dm²。過剰な電流密度は局所的な過熱とアブレーションを引き起こす可能性があり、アブレーションを避けるために温度制御を同時に調整する必要があります。シュウ酸電解液では、電流密度を 1A/dm2 から 1.5A/dm2 に増加させると、コーティング層の成長速度を 40% 増加させることができますが、アブレーションを避けるために同時に温度制御を最適化する必要があります。
Ⅲ．後処理: フィルム層の性能の向上- フィルム層の性能を向上させるための後処理プロセスには、耐食性と耐摩耗性を向上させ、フィルム層の変色を防ぐために酸化皮膜の細孔を埋めることが含まれます。この工程は水洗、封孔処理、乾燥の３工程からなります。 -後処理はフィルム層の実際の性能を高めるための最後のハードルです. 1. 酸化プロセスが完了したら、すぐにワークピースの表面を脱イオン水で洗い流して、残留電解質を除去し、フィルム層の腐食を防ぎます. 2. 封止処理: ワークピースを 90-100 度の脱イオン水に 10-20 分間浸漬して、水和反応で毛穴を埋める。この方法は操作が簡単で、コストも低くなります。塩水シーリング: ニッケル塩またはコバルト塩を含むシーリング溶液を使用すると、シーリング効果がさらに向上し、高い耐食性が要求されるコンポーネントに適しています。ある電子部品メーカーは、比較実験を通じて、塩水封止処理によりフィルム層の接触角を 15 度未満に低減でき、親水性が大幅に向上し、特定の用途要件を満たすことができることを発見しました。. 3. 乾燥: 封止されたワークピースを 60-80 度のオーブンに入れて 10- 15 分間乾燥させるか、室温で自然乾燥させます。フィルム層の黄変の原因となる残留水分を避け、高温によるフィルム層の応力亀裂の発生を防ぐ必要があります。ある精密機器メーカーでは、低温勾配乾燥プロセスを採用することで、フィルム層のひび割れ率を0.1%以下に低減しました。結論: チタン合金陽極酸化プロセスは、体系的な前処理、正確な陽極酸化制御、および科学的な後処理を通じて材料の表面性能を大幅に向上させ、さまざまな分野のアプリケーション要件を満たします。実際の生産では、安定した信頼性の高い膜層品質を確保するために、ワークの材質、形状、使用環境に応じてプロセスパラメータを最適化する必要があります。材料科学と電気化学技術の進歩により、チタン合金の陽極酸化プロセスは、より高精度、より低コスト、より環境に優しい方向に発展し、ハイエンド製造分野に強力な技術サポートを提供します。