Colouring titanium alloys by anodic oxidation

Coloración de aleaciones de titanio mediante oxidación anódica

El presente estudio se centra en analizar el cambio de colores del titanio anodizado y los efectos de los voltajes electrolíticos aplicados sobre la cromaticidad. Las muestras de titanio se anodizaron en electrolitos de 20 g/L de ácido cítrico y 20 g/L de bicarbonato de sodio utilizando diferentes voltajes. Los colores del titanio anodizado se midieron con un espectrofotómetro y luego se evaluaron en el espacio de color CIELAB. Se observa que diferentes voltajes producen diferentes colores. La anodización en el rango de 15 V a 150 V produce respectivamente un amplio espectro de color que va del marrón al fucsia. Se puede concluir que los colores del titanio anodizado dependen de los voltajes aplicados.

INTRODUCCIÓN

El titanio es atractivo por su bajo peso, resistencia a la fatiga, resistencia a la corrosión y biocompatibilidad. Gracias a estas propiedades, el titanio se aplica en aeronáutica, aeroespacial, bioingeniería, deporte y joyería [1] también en sustitución del acero inoxidable sin níquel [23]. Para colorear el titanio existen cuatro métodos diferentes: oxidación térmica, oxidación química, oxidación anódica y nitrización. Con cualquiera de estos métodos el color puede definirse bien por el espesor de la película (principalmente TiO₂) formada en la superficie del sustrato de Ti [4-5].Con la técnica de anodización, el titanio puede anodizarse tanto en solución ácida como básica y la coloración de la película de óxido producida mediante oxidación anódica depende de la condición de anodización [6]. La naturaleza del electrolito y la capa de óxido pueden utilizarse para conferir a la superficie un aspecto coloreado. De hecho, cuando el titanio se suspende en un baño electrolítico como ánodo y se hace pasar una corriente a través del baño, se produce oxígeno en la superficie del ánodo. Este oxígeno se combina con el titanio para formar óxido de titanio.  La interferencia que se produce entre el óxido y la luz da lugar a la aparición de colores en la superficie del metal y los óxidos de distinto grosor generan colores diferentes.

Para obtener un color deseado en la superficie, se puede controlar la tensión de alimentación aplicada durante el proceso de anodizado [7]. La técnica tradicional de anodizado empleaba una fuente de alimentación de corriente continua de laboratorio para aplicar directamente una tensión/corriente constante y el anodizado se procesaba durante un periodo de tiempo.

MATERIALES Y MÉTODOS

Se seleccionó titanio tipo II y titanio tipo V como material experimental para este estudio. Se cortaron muestras cilíndricas de 10 mm de diámetro a partir de una barra de titanio laminada en caliente.