Heb je ooit titanium onderdelen gezien met heldere, opvallende kleuren en je afgevraagd hoe ze zo zijn geworden? Veel ingenieurs en inkopers ondervinden moeilijkheden bij het kiezen van de ideale oppervlakteafwerking voor titanium. Het is niet altijd gemakkelijk om een keuze te maken tussen verschillende kleuropties, processen en toepassingen. Als je op zoek bent naar meer dan de gebruikelijke grijze afwerking, kan titanium anodiseren de oplossing zijn.
Er komt veel meer kijken bij anodiseren dan alleen dingen er mooi uit laten zien. Het proces beïnvloedt de duurzaamheid, de functie en de toepassingen waarin titanium onderdelen gebruikt kunnen worden. Deze gids vertelt je meer over de wetenschap, het proces en de praktische toepassingen van gekleurd titanium.
Wat is titaniumanodiseren?
Titanium anodiseren is een elektrochemisch proces. Het verandert de oxidelaag op het oppervlak van titanium. Deze laag bepaalt hoe licht weerkaatst op het metaal, waardoor verschillende kleuren ontstaan. Hoe dikker de laag, hoe meer de kleur verschuift.
Er komen geen pigmenten aan te pas. De kleuren ontstaan door lichtinterferentie, net zoals een zeepbel of oliefilm regenboogkleuren laat zien. Het eindresultaat is levendig, duurzaam en vervaagt niet snel.
Dit proces wordt vaak gebruikt in de ruimtevaart, de medische industrie en de consumentenproductenindustrie. Het geeft onderdelen een strakke, moderne uitstraling en biedt tegelijkertijd enige oppervlaktebescherming.
De wetenschap achter titaniumanodiseren
Titanium anodiseren is meer dan een oppervlaktebehandeling. Het is een precieze reactie tussen metaal, elektriciteit en chemie die consistente en herhaalbare resultaten oplevert.
Elektrochemische reactie uitgelegd
Titanium anodiseren werkt door een elektrische stroom door een elektrolytoplossing te laten lopen. Het titanium fungeert als de anode. Een kathode, meestal gemaakt van roestvrij staal, voltooit het circuit. Wanneer er spanning op wordt gezet, verbinden de zuurstofionen in de oplossing zich met het titanium oppervlak.
Hierdoor ontstaat een laag titaniumoxide. In tegenstelling tot roest op ijzer is deze oxidelaag dun, gecontroleerd en beschermend. Het vormt zich gelijkmatig en hecht zich stevig aan het oppervlak. Er is geen schilfering.
De reactie voegt niets toe aan het oppervlak. Het wijzigt wat er al is. Daarom blijft het resultaat licht en verandert het de grootte van het onderdeel niet.
De rol van spanning en elektrolytsamenstelling
Voltage is de belangrijkste factor die de uiteindelijke kleur bepaalt. Elk spanningsniveau zorgt voor een andere oxydedikte. 15 volt kan bijvoorbeeld een gouden kleur opleveren, terwijl 110 volt een blauwe of paarse tint kan opleveren.
Het elektrolyt mag niet reactief zijn met titanium. Gebruikelijke keuzes zijn trinatriumfosfaat (TSP), borax of zuiveringszout in water. Hierdoor kan het oxide zich vormen zonder het oppervlak te beschadigen.
De spanning moet nauwkeurig zijn. Zelfs een kleine verandering kan de kleur veranderen. Daarom gebruikt anodiseren van hoge kwaliteit gecontroleerde voedingen en schone, consistente oplossingen.
Kleurgeneratie en diktecorrelatie
Titaankleuren komen niet van kleurstoffen of coatings. Ze komen van lichtinterferentie. Wanneer licht de oxidelaag raakt, reflecteert een deel van het licht van het oppervlak. Een deel gaat er doorheen en reflecteert op het metaal eronder. Deze twee reflecties overlappen elkaar.
Als de oxidelaag een bepaalde dikte heeft, heffen de overlappende lichtgolven bepaalde kleuren op of versterken ze deze. Dit is hetzelfde effect als bij zeepbellen of vlindervleugels.
Elke dikte geeft een ander resultaat. Bijvoorbeeld:
- 25 nm oxide = geel
- 50 nm oxide = blauw
- 70 nm oxide = paars
Soorten titaniumanodiseren
Verschillende anodiseermethodes bieden verschillende resultaten. Sommige richten zich op oppervlaktebescherming, terwijl andere gemaakt zijn voor heldere kleurafwerkingen.
Type 1: Chroomzuur Anodiseren
Deze methode maakt gebruik van chroomzuur (meestal ongeveer 10% in gewicht) als elektrolyt. Het is minder agressief dan zwavelzuur of fluorwaterstofzuur. De oxidelaag die wordt gevormd is dun, meestal tussen 0,02 en 0,1 micron.
Deze laag verbetert de corrosiebestendigheid en biedt een geschikte basis voor verlijming of schilderij. Maar het verandert de kleur van het oppervlak niet. De afwerking blijft dof, mat grijs.
Omdat de laag dun is, heeft deze geen invloed op nauwe onderdeeltoleranties. Daarom wordt het veel gebruikt in de ruimtevaart en militaire toepassingen, vooral daar waar later verf of lijm wordt aangebracht. Bevestigingsmiddelen voor vliegtuigen, structurele beugels en titanium huiden worden bijvoorbeeld vaak Type 1 geanodiseerd voordat ze geverfd worden.
Type 2: Zwavelzuur Anodiseren
Anodiseren Type 2 maakt gebruik van zwavelzuur in concentraties variërend van 15% tot 20%, gecombineerd met een stroomdichtheid van ongeveer 1,0 tot 1,5 A/dm². Dit produceert een iets dikkere oxidelaag, meestal variërend van 0,5 tot 2 micron, afhankelijk van de toegepaste spanning en tijd.
Deze laag verbetert de slijtvastheid meer dan chroomzuuranodiseren, maar creëert nog steeds geen heldere kleuren. Het oppervlak blijft grijs, maar wordt stijver en is beter bestand tegen slijtage en corrosie.
Het wordt vaak gebruikt in industriële en structurele onderdelen waar duurzaamheid belangrijker is dan het uiterlijk. Je kunt dit zien in elementen zoals titanium warmtewisselaars, beugels voor de ruimtevaart of chemische verwerkingsapparatuur.
Type 3: Kleur Anodiseren (Dunne-Film Interferentie)
Type 3 is het meest bekende type voor decoratieve afwerkingen. Het staat ook bekend als dunne film interferentie anodiseren. Er worden geen kleurstoffen of verf gebruikt. In plaats daarvan wordt er een nauwkeurige oxidelaag op het oppervlak aangebracht, meestal van 30 tot 180 nanometer dik.
De oxidelaag creëert kleur door lichtinterferentie, net zoals zeepbellen regenboogkleuren weergeven. Als de spanning toeneemt, wordt de oxidelaag dikker en verschuift de kleur. Hier is een snel voorbeeld:
| Spanningsbereik | Resulterende kleur |
|---|---|
| 15-18V | Licht goud |
| 25-27V | Paars |
| 30-32V | Diepblauw |
| 45-50V | Lichtgroen |
| 70-75V | Brons/Grijs |
De spanning moet zorgvuldig worden geregeld: slechts een verschuiving van ±1V kan de uiteindelijke kleur veranderen. Daarom zijn precisievoedingen essentieel in dit proces.
Kleuranodiseren wordt gebruikt in medische instrumenten, juwelen, fietsonderdelen, consumentenelektronica en kunstwerken. Het voegt lichte corrosiebestendigheid toe en helpt oppervlaktewrijving te verminderen. De laag is nog steeds dun genoeg (minder dan 0,2 micron) om de onderdeeltoleranties niet aan te tasten, wat handig is bij assemblage.
| Functie | Type 1: Chroomzuur Anodiseren | Type 2: Zwavelzuur Anodiseren | Type 3: Kleur Anodiseren (Dunne-Film Interferentie) |
|---|---|---|---|
| Gebruikte elektrolyt | Chroomzuur (~10%) | Zwavelzuur (15%-20%) | Milde elektrolyten (bijv. TSP, borax) |
| Dikte oxidelaag | 0,02-0,1 µm | 0,5-2 µm | 30-180 nm (0,03-0,18 µm) |
| Kleur Verschijning | Geen kleur, doffe grijze afwerking | Geen kleur, iets dikker grijs | Heldere kleuren (goud, blauw, paars, enz.) |
| Primaire functie | Corrosiebestendigheid, verfhechting | Slijtvastheid, duurzaamheid van het oppervlak | Decoratieve kleur + lichte corrosiebestendigheid |
| Typisch spanningsbereik | Laag (5-10V) | Gemiddeld (15-25V) | Nauwkeurige regeling (15-100V) |
| Effect op afmetingen | Minimaal | Licht | Geen (ideaal voor krappe toleranties) |
| Algemene toepassingen | Lucht- en ruimtevaart, defensie, voorbereiding voor hechting | Industriële onderdelen, structureel gebruik | Medisch, juwelen, consumentenelektronica, kunst |
| Milieu-impact | Niet milieuvriendelijk (bevat Cr) | Afvalverwerking vereist | Milieuvriendelijk, voldoet aan RoHS |
| Proces moeilijkheid en kosten | Laag | Medium | Hoger (vereist spanningsprecisie) |
Stapsgewijs titaniumanodiseerproces
Voor consistente resultaten is zorgvuldige uitvoering vereist. Volg deze stappen om onbewerkt titanium om te zetten in een duurzame, kleurrijke afwerking.
Oppervlaktevoorbereiding en -reiniging
Begin met het grondig verwijderen van olie, vuil en de natuurlijke oxidelaag. Gebruik een industriële ontvetter of ultrasoonreiniger, gevolgd door een spoeling met gedestilleerd water.
Ets vervolgens het titanium met een milde zuuroplossing - meestal salpeterzuur 5-10% of een mengsel dat fluorwaterstofzuur 1-2% bevat. Deze stap verwijdert het bestaande oxide en legt vers titanium bloot voor het anodiseren.
Spoel het onderdeel na het etsen nogmaals af met gedestilleerd water. Het oppervlak moet onberispelijk zijn en vrij van vervuiling. Zelfs een vingerafdruk of watervlek kan de groei van oxide verstoren en de uiteindelijke kleur beïnvloeden.
Het elektrolytische bad instellen
Maak een plastic of glazen bakje gevuld met een elektrolytoplossing. Gebruikelijke formules zijn onder andere:
- Trinatriumfosfaat (TSP): 1 eetlepel per liter gedestilleerd water
- Borax of zuiveringszout: vergelijkbare verhouding, afhankelijk van de gewenste geleidbaarheid
Sluit het titanium deel (anode) aan op de positieve (+) aansluiting van een gelijkstroomvoeding. Sluit een roestvrijstalen of loden kathode aan op de negatieve (-) aansluiting.
Plaats beide in het bad zonder elkaar aan te raken. Houd de voeding uitgeschakeld tijdens de installatie om onbedoelde vonkvorming of kortsluiting te voorkomen.
Spanningsregeling en kleurvorming
Schakel de voeding in. Verhoog de spanning langzaam tot het gewenste niveau. Elk voltage creëert een andere oxydedikte, die de kleur bepaalt.
Houd de spanning 30 tot 90 seconden constant, afhankelijk van de grootte van het onderdeel en de opstelling van het bad. De oxidelaag groeit naarmate de spanning toeneemt.
Je kunt pauzeren, het onderdeel inspecteren en doorgaan als de kleur nog niet goed is. Als je echter een bepaald spanningsniveau overschrijdt, kun je de kleur niet meer terugdraaien zonder de oxidelaag opnieuw te strippen.
Afdichten en afwerken van de geanodiseerde laag
Spoel het onderdeel na het anodiseren af in schoon gedestilleerd water om de reactie te stoppen en het oppervlak af te koelen.
Voor extra duurzaamheid dompelen sommige gebruikers het onderdeel onder in warm gedestilleerd water (50-60°C) of stellen ze het 10-15 minuten bloot aan stoom. Deze zachte verzegeling helpt kleurvervaging en vingerafdrukken op het oppervlak te verminderen.
Laat het onderdeel volledig drogen aan de lucht. Vermijd afvegen of polijstenDit kan de oxidelaag beschadigen en de afwerking dof maken.
Kleurvariaties in titaniumanodiseren
Titanium anodiseren biedt een breed scala aan heldere, stabiele kleuren. Deze kleuren worden gecreëerd door lichtinterferentie, niet door pigmenten, dus elke kleur is afhankelijk van de dikte van het oxide.
Hoe spanning de kleurresultaten beïnvloedt？
Spanning is de centrale regelaar voor kleur. Als de spanning toeneemt, wordt de oxidelaag dikker. Hierdoor verandert de manier waarop licht op het oppervlak weerkaatst en gebroken wordt.
Lagere spanningen (rond 10-20V) produceren lichtgoud en geel. Middenspanningen (30-60V) geven paars en blauw. Hogere spanningen (tot 110 V) zorgen voor groentinten en lichte grijstinten.
Elke kleur komt overeen met een specifieke spanning. Zelfs een verandering van 1 volt kan de kleur veranderen. Daarom is een redelijke vermogensregeling essentieel voor reproduceerbare resultaten.
Standaard kleurengamma's en hun toepassingen
Hier zijn enkele typische spanningen en kleuren:
- 15V: Licht goud - gebruikt in juwelen, medische labels
- 25V: Paars - vaak gebruikt voor mesheften en tandwielonderdelen
- 50V: Diepblauw - te zien in fietsonderdelen, gereedschap
- 70V: Aqua groen - populair in aangepaste hardware
- 100V+: Lichtgrijs of groenblauw - gebruikt in technische en mode-artikelen
Verschillende industrieën gebruiken deze kleuren voor zowel functionele als merkdoeleinden. Medisch gereedschap kan kleur gebruiken om maten aan te geven. Kunstenaars en ontwerpers gebruiken anodiseren om kleur toe te voegen zonder de materiaaleigenschappen te veranderen.
Aangepaste en verlopende kleuren bereiken
Aangepaste kleuren kunnen worden gemaakt door de spanning nauwkeurig af te stellen of de hoek van het onderdeel in het bad aan te passen. Verloopeffecten kunnen worden bereikt door de spanning tijdens het proces langzaam te verhogen of door het onderdeel in stappen te dompelen.
Maskeren kan ook patronen of logo's creëren. Gebieden die bedekt zijn met tape of lak zullen niet anodiseren, waardoor je kaal en gekleurd titanium in één onderdeel kunt combineren.
Toepassingen van geanodiseerd titanium
Geanodiseerd titanium wordt in veel industrieën gebruikt. Het voegt kleur toe, verbetert de slijtvastheid en vergemakkelijkt productidentificatie zonder afbreuk te doen aan gewicht of sterkte.
Gebruik in de ruimtevaart
In de ruimtevaart wordt geanodiseerd titanium gebruikt voor onderdelen die zowel corrosiebestendig als gemakkelijk te identificeren moeten zijn. Gekleurde oppervlakken helpen bij het markeren van verschillende maten of installatieposities. Onderdelen zoals bevestigingsmiddelen, beugelsen behuizingen worden vaak geanodiseerd voor zowel functionele als traceerbaarheidsdoeleinden.
Medisch
Titanium is al biocompatibel, waardoor anodiseren een geschikte keuze is voor medische gereedschappen en implantaten. Kleuren helpen chirurgen om snel het juiste gereedschap of de juiste schroefgrootte te kiezen. Standaardproducten zijn onder andere botschroeven, chirurgische instrumenten en tandheelkundige onderdelen.
Juwelenindustrie
Geanodiseerd titanium is populair in ringen, oorbellen en horloges. Het biedt heldere, kleurvaste kleuren zonder dat er verf of plating nodig is. De afwerking voelt glad aan, veroorzaakt geen allergieën en is krasbestendig. Elk stuk kan een eigen look krijgen door het gebruik van patronen of kleurverlopen.
Industriële toepassingen
Industriële gebruikers anodiseren titanium om de corrosiebestendigheid en producttracering te verbeteren. Machineonderdelen, gereedschapshandgrepen en bedieningspanelen maken vaak gebruik van gekleurd titanium om onderscheid te maken tussen verschillende modellen of functies. In ruwe omgevingen helpt de oxidelaag het metaal te beschermen tegen vocht, chemicaliën en schuren.
Voordelen van titaniumanodiseren
Titanium anodiseren gaat niet alleen over kleur. Het verbetert ook de prestaties en duurzaamheid van het oppervlak na verloop van tijd.
Betere corrosiebestendigheid
Anodiseren bouwt een beschermende laag op het titanium oppervlak. Deze laag zorgt ervoor dat vocht en chemicaliën het metaal eronder niet kunnen bereiken. Zelfs in gebieden met zout water of veel zuren is het onderdeel bestand tegen roest en schade.
Meer slijtvastheid
De oxidelaag is stijf en stabiel. Het helpt krassen, slijtplekken en oppervlakteslijtage bij dagelijks gebruik te verminderen. Hoewel het niet zo sterk is als een keramische coating, is het veel sterker dan onbehandeld titanium.
Strakke uitstraling en kleuropties
Anodiseren biedt een breed scala aan kleuropties zonder de grootte of het gewicht van het onderdeel te veranderen. Er is geen verf, geen plating en geen risico op afbladderen. De kleuren zijn helder, schoon en uniek voor elk spanningsniveau.
Beperkingen en uitdagingen
Titanium anodiseren biedt veel voordelen, maar heeft ook nadelen. Als je deze beperkingen kent, kun je problemen tijdens het ontwerp en de productie voorkomen.
Kleur kan inconsistent zijn
Als er olie, stof of vingerafdrukken op het onderdeel zitten, wordt de oxidelaag mogelijk niet gelijkmatig gevormd. Dat kan vlekken of doffe plekken veroorzaken. Ook veranderingen in de elektrolytsterkte, temperatuur of zelfs de positie van een onderdeel in het bad kunnen de kleurconsistentie beïnvloeden.
Oppervlaktefouten worden zichtbaarder
Anodiseren verbergt oppervlaktedefecten niet. Vaak vallen ze juist op. Krassen, deuken en gereedschapssporen komen allemaal door de oxidelaag heen. Polijstfouten of ruwe bewerkingen zullen gemakkelijk te zien zijn zodra de kleur zich vormt.
Na verloop van tijd heeft het nog steeds verzorging nodig
Geanodiseerd titanium is duurzaam, maar niet onverwoestbaar. De oxidelaag kan slijten door herhaalde wrijving, scherpe stoten of blootstelling aan sterke chemicaliën. Kleuren kunnen na verloop van tijd licht vervagen, vooral bij veelvuldig gebruik of blootstelling aan UV-licht. Vingerafdrukken kunnen het oppervlak ook dof maken.
Conclusie
Titanium anodiseren is een oppervlaktebehandeling die de oxidelaag verandert door elektriciteit toe te passen. Het creëert intense, heldere kleuren zonder dat er verf of coating nodig is. Het proces verbetert de corrosiebestendigheid, biedt lichte slijtagebescherming en behoudt het lichte gewicht van het onderdeel. De kleur is afhankelijk van de spanning en elke stap, van de voorbereiding van het oppervlak tot de spanningsregeling, beïnvloedt het eindresultaat.
Wil je dat je onderdelen opvallen met duurzame, opvallende afwerkingen? Neem contact op met ons team om je titanium anodiseerproject te bespreken en een snelle offerte op maat te krijgen.
Hey, ik ben Kevin Lee
De afgelopen 10 jaar heb ik me verdiept in verschillende vormen van plaatbewerking en ik deel hier de coole inzichten die ik heb opgedaan in verschillende werkplaatsen.
Neem contact op
Kevin Lee
Ik heb meer dan tien jaar professionele ervaring in plaatbewerking, gespecialiseerd in lasersnijden, buigen, lassen en oppervlaktebehandelingstechnieken. Als technisch directeur bij Shengen zet ik me in om complexe productie-uitdagingen op te lossen en innovatie en kwaliteit in elk project te stimuleren.
