钛合金表面着色工艺研究
摘 要钛合金具有高比强度、强耐蚀性和良好的生物相容性，并且钛合金良好的着色性能使其成为色彩多变的新型首饰材料。大气氧化法与阳极氧化法是目前实验室常用的两种钛金属表面着色工艺。本文着重研究钛合金阳极氧化着色工艺，利用恒电位法研究不同电位条件、不同处理时间和不同电解液条件下的表面着色行为，在钛合金表面制备了色彩多变的氧化物涂层，讨论了实验参数与着色行为之间的相关性。本研究成果为钛合金首饰表面着色奠定了一定理论和工艺基础，对类似研究具有一定指导意义。
Key words: Titanium alloy; Surface coloring; Anodic oxidation; Correlation 目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 本文的实验思路和意义 2
1.3.1 研究思路 2
1.3.2 研究内容 3
1.3.3 研究意义 3
1.4 研究工作量 3
2 钛合金的分析 5
2.1 物理性质 5
2.2 钛合金的优劣势 5
2.2.1 优势 5
2.2.2 劣势 7
2.3 钛合金表面着色工艺应用 7
3 阳极氧化着色 10
3.1 实验试剂与设备 10
3.2 钛合金表面着色 10
3.2.1 步骤流程 10
3.2.2 实验结果与讨论 12
3.2.3 影响因素 16
4 大气氧化着色 17
结 论 19
参考文献 20
致 谢 22
1 绪论
1.1 研究背景
目前国内新兴起一种神奇的金属，它不但拥有其他首饰金属的稳定性，还具有自己独特的高硬度、低密度，最重要的是作为首饰品的它亲肤不易过敏，这就是金属中的贵族——钛金属。它之所以能成为国际中流行的金属首饰材料制品，不单是金属属性好，更重要的一点是它不易氧化，在日常生活温度中不会因为接触氧气而失去金属的光泽，也不会因为对人体的接触而使皮肤过敏。随着科学的进步，加工技术的提高，钛金 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
属表面的色彩工艺也被逐渐开发出来，使其作为首饰材料锦上添花[1]。20世纪70年代，钛金属因其瑰丽的色彩，开发创意性强，在首饰圈深受设计师喜爱。
通过查阅资料和调研发现，目前在国内钛金属在首饰设计与制作方面还是一块较新的领域，尤其是在钛合金表面着色方面还需要更进一步的探索[2]。随着钛合金表面着色技术的发展更新进步，钛金属的工艺制品渐渐的浮现在人们的视野当中，科研工作者乃至艺术家们都纷纷开始注重这一方面的研究与创新，这使得对钛金属表面着色的工艺要求开始提高，在处理技术方面也需要不断更新完善。
钛合金表面着色工艺可以赋予它丰富的表面色彩。钛金属阳极氧化着色法是当前对表面着色处理较为方便快捷的一种方法，虽然色彩的附着强度略显薄弱，但它对于实验器材的要求也相对简单，更重要的是能在同一块金属样品上展示多种色彩，灵活多变，方便研究[3]。而钛金属大气氧化着色法实验对于实验的要求比较高，同一温度下的色彩较为死板单一。因此本文以钛金属阳极氧化法为主要研究实验对象，介绍这种对钛金属表面色彩处理的控制方法，列举出在不同实验参数下的多种表面氧化形成的彩色色膜，使钛金属本身优质的金属属性与其相结合，增强表面彩色膜层的强度，使钛金属得到美化而提高自身的艺术价值。这在首饰设计的领域中也能得到应用，色彩变化为设计师们增添了灵感，大胆的把钛金属的多彩与各种元素相糅杂，设计出有个性有风格的艺术品，不但使得金属首饰有了另类的风格，使艺术品有了灵魂，钛金属的利用价值也有了很大的空间[4]。望本文本实验所做出的钛金属表面着色研究能对未来的金属首饰艺术设计思路提供简单的参考与帮助。
1.2 国内外研究现状
钛是一种现代金属，关于钛的历史可以追溯到1795年，在当时，德国化学家克拉普鲁斯首次发现这种新元素，并为其命名。到1948年，美国有关学者开始借助镁还原法来大量提取海绵钛，随后钛金属就开始广泛应用于工业领域[5]。从上个世纪开始，很多学者开始以金属钛作为艺术创造的源泉，并且在发达国家当中迅速流传开来。在这一时期，人们关于金属钛的基础研究也日益精进，金属钛开始被应用到首饰材料之中。然而，在这一时期，钛在工艺礼品、器皿以及建筑等领域的应用还有待加强。而在我国，关于钛金属在工艺美术当中的应用，几乎还处于一片空白的状态之下，对着色方面的研究依然非常稀缺。
20世纪以来，以钛及其合金创作的艺术品在西方发达国家发展迅速，基础研究也较成熟，在国外萧邦、香奈儿等著名珠宝品牌已逐渐掌握钛金属首饰的加工制作流程，以及充分利用钛合金表面经过氧化过后的各种颜色来搭配不同的珠宝首饰，使钛合金首饰大放光彩，走上国际的舞台[6]。
在国内目前首饰市场呈现流行的单一性，什么首饰流行就设计什么，设计者与消费者的从众心理导致黄金、白银、铂金等贵金属首饰成为市场的主角,从而忽视了钛合金[7]。钛合金不仅仅只能用于工业生产，还能用作首饰材料。利用钛合金其表面氧化着色的技术设计全新的彩色首饰，有望成为饰品行业的新经济突破点。因此，当代潮流的推动下，追求个性，注重自身内涵表达的首饰必将被更为广泛的群体接受。
1.3 本文的实验思路和意义
1.3.1 研究思路
本文计划通过阳极氧化技术在钛合金表面进行着色处理，以及获得色彩多变的钛合金表面，如思维导图1.1。
图1.1 研究思维导图
1.3.2 研究内容
（1）研究阳极氧化电压对表面氧化膜颜色及成分的影响。
Key words: Titanium alloy; Surface coloring; Anodic oxidation; Correlation 目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 本文的实验思路和意义 2
1.3.1 研究思路 2
1.3.2 研究内容 3
1.3.3 研究意义 3
1.4 研究工作量 3
2 钛合金的分析 5
2.1 物理性质 5
2.2 钛合金的优劣势 5
2.2.1 优势 5
2.2.2 劣势 7
2.3 钛合金表面着色工艺应用 7
3 阳极氧化着色 10
3.1 实验试剂与设备 10
3.2 钛合金表面着色 10
3.2.1 步骤流程 10
3.2.2 实验结果与讨论 12
3.2.3 影响因素 16
4 大气氧化着色 17
结 论 19
参考文献 20
致 谢 22
1 绪论
1.1 研究背景
目前国内新兴起一种神奇的金属，它不但拥有其他首饰金属的稳定性，还具有自己独特的高硬度、低密度，最重要的是作为首饰品的它亲肤不易过敏，这就是金属中的贵族——钛金属。它之所以能成为国际中流行的金属首饰材料制品，不单是金属属性好，更重要的一点是它不易氧化，在日常生活温度中不会因为接触氧气而失去金属的光泽，也不会因为对人体的接触而使皮肤过敏。随着科学的进步，加工技术的提高，钛金 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
属表面的色彩工艺也被逐渐开发出来，使其作为首饰材料锦上添花[1]。20世纪70年代，钛金属因其瑰丽的色彩，开发创意性强，在首饰圈深受设计师喜爱。
通过查阅资料和调研发现，目前在国内钛金属在首饰设计与制作方面还是一块较新的领域，尤其是在钛合金表面着色方面还需要更进一步的探索[2]。随着钛合金表面着色技术的发展更新进步，钛金属的工艺制品渐渐的浮现在人们的视野当中，科研工作者乃至艺术家们都纷纷开始注重这一方面的研究与创新，这使得对钛金属表面着色的工艺要求开始提高，在处理技术方面也需要不断更新完善。
钛合金表面着色工艺可以赋予它丰富的表面色彩。钛金属阳极氧化着色法是当前对表面着色处理较为方便快捷的一种方法，虽然色彩的附着强度略显薄弱，但它对于实验器材的要求也相对简单，更重要的是能在同一块金属样品上展示多种色彩，灵活多变，方便研究[3]。而钛金属大气氧化着色法实验对于实验的要求比较高，同一温度下的色彩较为死板单一。因此本文以钛金属阳极氧化法为主要研究实验对象，介绍这种对钛金属表面色彩处理的控制方法，列举出在不同实验参数下的多种表面氧化形成的彩色色膜，使钛金属本身优质的金属属性与其相结合，增强表面彩色膜层的强度，使钛金属得到美化而提高自身的艺术价值。这在首饰设计的领域中也能得到应用，色彩变化为设计师们增添了灵感，大胆的把钛金属的多彩与各种元素相糅杂，设计出有个性有风格的艺术品，不但使得金属首饰有了另类的风格，使艺术品有了灵魂，钛金属的利用价值也有了很大的空间[4]。望本文本实验所做出的钛金属表面着色研究能对未来的金属首饰艺术设计思路提供简单的参考与帮助。
1.2 国内外研究现状
钛是一种现代金属，关于钛的历史可以追溯到1795年，在当时，德国化学家克拉普鲁斯首次发现这种新元素，并为其命名。到1948年，美国有关学者开始借助镁还原法来大量提取海绵钛，随后钛金属就开始广泛应用于工业领域[5]。从上个世纪开始，很多学者开始以金属钛作为艺术创造的源泉，并且在发达国家当中迅速流传开来。在这一时期，人们关于金属钛的基础研究也日益精进，金属钛开始被应用到首饰材料之中。然而，在这一时期，钛在工艺礼品、器皿以及建筑等领域的应用还有待加强。而在我国，关于钛金属在工艺美术当中的应用，几乎还处于一片空白的状态之下，对着色方面的研究依然非常稀缺。
20世纪以来，以钛及其合金创作的艺术品在西方发达国家发展迅速，基础研究也较成熟，在国外萧邦、香奈儿等著名珠宝品牌已逐渐掌握钛金属首饰的加工制作流程，以及充分利用钛合金表面经过氧化过后的各种颜色来搭配不同的珠宝首饰，使钛合金首饰大放光彩，走上国际的舞台[6]。
在国内目前首饰市场呈现流行的单一性，什么首饰流行就设计什么，设计者与消费者的从众心理导致黄金、白银、铂金等贵金属首饰成为市场的主角,从而忽视了钛合金[7]。钛合金不仅仅只能用于工业生产，还能用作首饰材料。利用钛合金其表面氧化着色的技术设计全新的彩色首饰，有望成为饰品行业的新经济突破点。因此，当代潮流的推动下，追求个性，注重自身内涵表达的首饰必将被更为广泛的群体接受。
1.3 本文的实验思路和意义
1.3.1 研究思路
本文计划通过阳极氧化技术在钛合金表面进行着色处理，以及获得色彩多变的钛合金表面，如思维导图1.1。
图1.1 研究思维导图
1.3.2 研究内容
（1）研究阳极氧化电压对表面氧化膜颜色及成分的影响。
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