티타늄의 다양한 색상은 무엇입니까?

“티타늄의 색상은 산화물 층을 통해 반사 된 빛의 간섭으로 인해 발생합니다.”

티타늄은 금 이후 세계에서 가장 사랑받는 금속입니다. 수술 및 우주선과 같은 중요한 것에서부터 보석류 및 키 체인의 미학적 목적에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 사용됩니다.

티타늄은 다양한 응용 프로그램 (사진 크레디트 :Sergey Ryzhov/Shutterstock)에서 사용됩니다.

이 다재다능하지만 난해한 금속은 또한 가장 아름답게 산화되는 금속 중 하나이므로 색상과 마감재를 두 번째로 삼습니다. 그렇지 않으면 회색과 가정하지 않는 금속이 무엇을 제공 하는가?

Titanium-금속, 신화, 전설?

티타늄은 저밀도와 높은 부식성에도 불구하고 놀라운 강도를 포함하여 우수한 기계적 특성으로 유명합니다. 귀중한 또는 희토류 금속으로 간주되지는 않지만 광석에서 티타늄을 추출하는 과정이 매우 자원 집약적이기 때문에 매우 비쌉니다.

그렇지 않으면 둔한 회색 금속, 티타늄은 훌륭하게 산화됩니다 (사진 크레디트 :Usacheva Ekaterina/Shutterstock)

기계적 특성으로 인해 제작 및 가공과 같은 프로세스 측면에서 작업하기가 매우 어렵 기 때문에 완제품의 비용을 발전시킵니다. 티타늄 추출 과정은 수년 동안 크게 변하지 않았 으며이 풍부한 금속의 사용에 대한 진입 장벽을 매우 높게 유지했습니다.

Titanium Oxide-색상의 원인

철의 선례가 지나가는 것이라면, 금속은 산소를 가진 좋은 친구가 아닙니다. 그러나 이것은 티타늄에 해당되지 않습니다. 티타늄은 열과 전류를 통해 산화되어 사실상 뚫을 수없는 장벽을 형성합니다. 이 장벽은 기계적 강성 및 시각적 속임수와 같은 많은 두드러진 특성을 나타냅니다.

온도 또는 전압이 증가함에 따라 산화물 층의 두께가 증가합니다. 녹과 달리 산화 티타늄은 완고 할 수 있으며 그 아래에 티타늄의 신선한 층을 노출시키기 위해서는 기계적 수단을 제거해야합니다.

색상의 인식 - 박막 간섭

투명한 산화층의 두께는 색상의 인식에 영향을 미칩니다 (사진 크레디트 :Varvara Nekrasova/Shutterstock)

산화로 인한 티타늄에서 볼 수있는 착색은 화학적 조성의 변화 또는 안료 첨가에 기인 할 수 없다. 사실, 그것은 인간의 눈의 산화물 층이 연주하는 트릭입니다.

산화물 층은 얇고 투명하여 빛이 위와 아래에서 반사됩니다. 반사 된 광선이 방해하여 특정 파장의 빛이 잘린 반면, 다른 빛은 화려한 색상을 생성하도록 강조됩니다. 이 현상은 박막 간섭이라고도합니다.

박막 간섭도 거품과 기름 매끄러운 무지개 효과를 보는 이유입니다 (사진 크레디트 :Ajaytvm/Shutterstock)

열 또는 전압이 증가함에 따라 산화 층은 더 두껍고 안정적입니다. 이것은 굴절률의 변화를 가져오고 개별적이고 연속적인 색조를 초래합니다. 기계적으로 제거되지 않는 한, 열이나 전압을 제거한 후에도 티타늄의 착색은 영구적입니다.

산화 티타늄-열

전통적으로 티타늄은 열에 의해 산화되었습니다. 금속 내의 열 흐름은 물리적으로 제어 될 수 없기 때문에, 열 산화는 바람직하고 결정적인 마감을 달성하기위한 상당히 어려운 과정이 될 수있다. 가열을위한 특수 장비 외에도 바람직하지 않은 지역에서 산화물 층을 제거하려면 사후 처리가 필요합니다.

선택적 모래 폭파 및 샌딩과 같은 기계적 마모와 같은 공정이 이러한 가공에 사용됩니다.
산화물 층의 두께는 온도가 증가함에 따라 증가한다. 이로 인해 다양한 색상의 티타늄 산화물이 다른 온도 범위와 관련이 있습니다.

티타늄 작업 조각의 열처리는 광택 마감 처리됩니다.

산화 티타늄-전압

티타늄의 산화물 층은 또한 전도성 배지 (전해질)에 담그는 경우 전류에 적용함으로써 달성 될 수있다. 이것은 양극화라고도합니다. 티타늄 공작물은 배터리의 양극 단자에 연결되는 반면, 네거티브 터미널은 알루미늄, 구리 또는 스테인레스 스틸과 같은 다른 금속에 연결될 수 있습니다.

양극화 티타늄은 더 큰 제어력을 제공하고 사용자 정의 범위 (사진 크레디트 :Evannovostro/Shutterstock)

산화물 필름의 두께는 주어진 전압에 대해 일정하게 유지된다. 따라서 다양한 전압은 다른 색상에 해당합니다. 그러나 두께는 전해질의 특성을 변화시켜 조작 할 수 있습니다.

산성 및 중성 전해질은 일반적으로 몇 나노 미터에 불과한 더 얇은 산화 층을 생성하는 것으로 알려져있다. 그러나 강한 알칼리성 매체는 몇 마이크론 두께가 될 수있는 코팅을 생산하는 것으로 알려져 있습니다.

유색 티타늄 산화물을 준비하는 수단으로 전기를 사용하면 열을 사용하는 것보다 몇 가지 장점이 있습니다. 전기의 흐름은 제어 될 수 있지만 선택적 담그기 및 마스킹은 공작물의 원하는 영역 만 착색 할 수 있습니다.

아노 디화 티타늄은 열 산화보다 더 실행 가능한 용액입니다. 특정 색상을 생성하는 데 필요한 전압이 동등하고 정확한 열을 공급하는 것보다 달성하기가 더 쉽기 때문입니다.

응용 프로그램

"컬러 티타늄"은 다양한 미적, 의료, 산업 및 자동차 용도를 발견합니다. 보석류, 의료 도구 및 임플란트, 스포츠카 배기관 및 열 소산 모듈에 사용됩니다.

티타늄이 채색을 나타내는 유일한 금속은 아닙니다. Niobium, Tantalum 및 탄소 및 스테인레스 스틸과 같은 몇몇 강철 합금도 고통에 따라 색상을 나타냅니다. 그러나 티타늄은 산화에 가치가있는 독특한 장점을 가지고 있습니다. 이들 중 일부는 생체 적합성, 높은 부식성 및 산화물 층의 장기 안정성을 포함합니다.

티타늄은 반복되는 열 사이클로 인해 아름답게 색을 입습니다. 그들은 또한 일반 배기구보다 훨씬 가볍습니다 (Photo Credit :Fed Photography/Shutstock)

티타늄과 그 산화물은 또한 무게가 가볍기 때문에 스테인레스 스틸과 같은 경쟁 합금에 비해 상당한 성능 이점을 제공합니다. 티타늄과 산화물 사용의 유일한 단점은 조달 비용이 매우 비싸다는 것입니다.

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