Blog Ko Buijs: Anodiseren van titaan

Anodiseren is een bekend proces met als doel om de dunne natuurlijke oxidefilm van bepaalde metalen en legeringen te vervangen door een beduidend dikkere oxidehuid. Het meest voorkomende metaal dat onderworpen wordt aan dit proces is aluminium. Het anodiseren wordt gerealiseerd d.m.v. een elektrochemisch proces. De verdikte aluminiumoxidehuid is na deze behandeling poreus en zal daarom geseald moeten worden. Dit afdichten gebeurt met kokend demiwater. Voor dit sealen kan het aluminium oppervlak nog van een gewenste kleur worden voorzien. Tijdens het sealen, sluit de oxidehuid zich en worden de kleurstoffen a.h.w. gefixeerd. Ook kan men als alternatief elektrochemisch inkleuren.

(Door Ko Buijs - Innomet Consultancy)

Met anodiseren ontstaan er allerlei aluminium producten die een veel hogere corrosiebestendigheid hebben. Een bekende toepassing vindt men in de utiliteitsbouw waar met veel geanodiseerde aluminium profielen wordt gewerkt. Naast de doelstelling om de corrosiebestendigheid te verbeteren, kan het anodiseren ook gebruikt worden voor decoratieve doeleinden. In dat geval gaat het dus vooral om de vereiste kleurstelling. Het element silicium geeft beperkingen aan dit proces. Dat betekent dat het percentage silicium niet te hoog mag zijn anders kleurt het aluminium product onaangenaam donker.
Ook het metaal titaan kan worden gekleurd m.b.v. het anodiseerproces. Ook dan gaat het veelal om decoratieve doeleinden. Op onderstaande afbeelding is te zien hoe de van nature zilverachtige uitstraling van titaan kan veranderen d.m.v. het anodiseerproces.


Geanodiseerde titaanstaven (foto Titanium Finish Company).


In tegenstelling met wat vaak wordt aangenomen, bewerkt het verdikken van de titaanoxidehuid nauwelijks een verbetering van de corrosiebestendigheid en de slijteigenschappen. Wel geeft een geanodiseerd oppervlak een grotere weerstand tegen de diffusie van zuurstof bij verhoogde temperatuur en van waterstof in galvanische omstandigheden. Het elektrolyt, dat veelal gebruikt wordt, is 80% fosforzuur plus 10% zwavelzuur en 10% water. Na een behandeling van circa 10 minuten heeft men reeds een behoorlijke verdikking verkregen van een goed samenhangende oxidehuid.

Bovendien kan men met deze methode, gecombineerd met een droog smeermiddel, de drang tot het invreten van schroefdraden aanmerkelijk verlagen. Voor stijgbuizen die o.a. toegepast zijn in het Heidrun project in Noorwegen heeft men met succes Ti-6Al4V (Ti-grade 5) bouten gebruikt die voorzien waren van een epoxycoating op basis van polyamide molybdeendisulfide. Dat middel was aangebracht op een oppervlak dat eerst behandeld was met shot-peening, gevolgd door anodiseren.

Naast deze technieken zijn er meerdere varianten met hun specifieke eigenschappen mogelijk. Bijvoorbeeld met alkalische anodiseerprocessen die vaak nog dikkere oxidehuiden geven. Dergelijke processen zijn gebruikt voor titaanonderdelen die gebruikt zijn door de NASA t.b.v. de ruimtevaart.

Een bijzonder neveneffect van het anodiseren is, dat de dikkere oxidehuid een andere brekingsindex geeft van het invallende licht op het materiaal. Dat leidt dan tot prismawerking. Op deze wijze zijn alle kleuren van de regenboog te bereiken. Van deze eigenschap maken vooral kunstenaars, architecten en edelsmeden dankbaar gebruik. Voor deze zaken wordt veel gebruik gemaakt van een elektrolyt die bestaat uit een oplossing van 3 - 5%  natriumtrifosfaat in gedestilleerd water. De kleuren die op het titaan ontstaan, zijn afhankelijk van de samenstelling van het elektrolyt en het voltage.

Gekleurd en ongekleurd titaan wordt steeds meer ontdekt door architecten omdat naast de fraaie uitstraling, geen enkel probleem te verwachten is met corrosie. Er zijn fabrikanten die zonder meer een eeuw garantie geven op dit metaal in de bouwsector. Deze garantie wordt gegeven ongeacht waar het gebouw zich op de wereld bevindt. Daarnaast is de uitzettingscoëfficiënt nagenoeg gelijk aan dat van glas en dat maakt het metaal nog interessanter voor de bouw.

Heel soms wordt het anodiseren ook gebruikt om ijzercontaminatie te verwijderen, die op het titaanoppervlak kunnen voorkomen. Een dergelijke actie kan gezien worden als de laatste handeling om apparatuur in titaan optimaal af te leveren. Het zal overigens duidelijk zijn dat dit dan een alternatief is voor het beitsen.

www.innometconsultancy.nl