[发明专利]一种钛基材料彩绘装置及钛基材料彩绘方法

说明书

本发明涉及一种钛基材料彩绘技术领域，公开了一种钛基材料彩绘装置及钛基材料彩绘方法。本发明的钛基材料彩绘装置包括阴极笔以及电源，所述阴极笔包括笔筒以及固设于所述笔筒上的笔尖、阴极柱，所述笔筒内设有电解液，所述阴极柱一端伸入所述电解液内，所述阴极柱另一端与所述电源的负极电性连接，所述笔尖一端伸入所述电解液内，另一端伸出所述笔筒，所述笔尖内或所述笔尖周边设有流通通道，使所述电解液通过所述流通通道流道所述笔尖的尖段位置处。本发明的钛基材料彩绘方法基于上述的钛基材料彩绘装置进行彩绘。本发明的钛基材料彩绘装置及钛基材料彩绘方法可以在钛基材料的选定区域进行彩绘。

技术领域

本发明涉及钛基材料彩绘技术领域，尤其是涉及一种钛基材料彩绘装置及钛基材料彩绘方法。

背景技术

电化学是研究电的作用和化学作用相互作用的化学分支，此领域的大部分工作涉及通过电流导致的化学变化以及通过化学反应来产生电能方面的研究，它包括大量的不同现象(电泳和腐蚀)、各类器件(电致变色显示器、燃料电池)、和各种技术(金属电镀、工业化生产铝和氯气)等。

纯钛密度(4.51g/m³)小，只相当于钢的57％，强度和硬度与钢相近，同时兼有钢(强度高)和铝(质地轻)的优点，并且耐腐蚀性好，生物相容性好，因此，被广泛应用于航空航天领域、工业领域、生物医疗领域以及消费品领域。随着技术的发展和人们欣赏能力的提高，钛材在消费品和工艺品领域的发展迅速，但是纯钛为白色，颜色单一，为了增加其附加价值，需要对其表面进行处理，得到更多颜色、样式的钛材料。

目前，对钛材料表面进行处理的方法主要有三种：静电喷涂、电镀与激光着色。

静电喷涂，利用高压静电电晕电场原理，喷枪头上的金属导流杯接上高压负极，被涂工件接地形成正极，在喷枪和工件之间形成较强的静电场，当运载气体(压缩空气)将粉末涂料从供粉桶输送管送到喷枪的导流杯时，由于导流杯街上高压负极产生电晕放电，其周围产生密集的电荷，粉末带上负电荷，在静电力和压缩空气的作用下，粉末均匀的吸附在工件上，经加热，粉末熔融固化呈均匀、平整、光滑的涂膜。

电镀，是利用电解作用使金属或其他材料制件的表面附着一层金属膜的工艺，目前的彩色电镀有电镀有色层和电镀光干涉镀层两种。其中，电镀有色膜层是在金属基体上电镀一层彩色的金属、合金、化合物等物质；电镀光干涉镀层是在不含颜料或染料的溶液中在阴极上电沉积出彩色镀层，镀层为透明或半透明的薄膜，光在镀层、基体、空气的界面反射后发生干涉，在合适的镀层厚度和折射率的条件下，特定颜色光波发生干涉加强，从而使膜层呈现特定的颜色。

激光着色，激光在金属表面着色的原理主要有两种，一是利用纳米激光使金属表面发生化学反应，生成一层有色的氧化膜，二是用飞秒激光器等超快激光器在金属表面加工出周期性的结构来产生结构色。

静电喷涂、电镀、激光氧化三种方式都存在着不容忽视的缺点。静电喷涂使用的粉末涂料属于有机化合物粉末，在有些比较特殊的场合需要配置闪光粉末，还需加入少量铝粉，在涂装过程中必须使用防尘和防爆安全技术措施，喷涂后粉末还需要进行固化，能耗、成本相对较高；电镀技术受到收镀槽体积的限制，大型工件的处理比较困难，并且电镀会产生大量的废液，对环境会产生严重的污染，且镀层与钛本体的结合强度很差，使用过程中会出现掉色的问题；激光着色利用激光使金属表面氧化着色的同时会使金属表面产生裂纹，从而影响基体金属的使用寿命，并且基体金属最后呈现的颜色与施加的能量有关，在同样的工作条件下，重复处理的区域会产生新的颜色，因此不利于保证着色的稳定性。

除了上述缺点外，现有的几种技术还存在一个较大的问题：无法在钛合金上实现选定区域的选定颜色上色。静电喷涂和电镀适合于对整个样品进行单一上色，无法进行精细彩绘，而且存在色彩不全的问题；激光氧化上色可以进行彩绘，但是由于照射区域重叠的问题导致色彩纯度不高，很难按照设定的颜色进行彩绘。

发明内容