Sviluppo di un coating sul titanio commercialmente puro attraverso il trattamento superficiale di anodizzazione

The present paper deals with the development of a coating for acidic environments on commercially pure titanium, through the anodizing surface treatment in monopolar pulsed regime. The purpose of this work has two purposes: the first is to obtain a grade 2 titanium alloy with a coating that has corrosion resistance comparable to a grade 7 titanium alloy and achieve the goal of obtaining a product with the same characteristics performance but with a lower cost, the second one to compare (in terms of results, costs and effectiveness) the monopolar pulsed anodization with direct current anodization. Chapter 1 will be purely introductory and the following topics will be covered: titanium in its most general aspects, from physical, chemical and mechanical characteristics, to the different types of alloys that can be obtained, up to applications in the industrial field; the corrosion of titanium: the main forms of corrosion, the considered acid environments, the thermodynamics and the kinetics of corrosion processes will be treated; the anodization of titanium: attention will be focused on why it is useful to anodize, on the mechanism and on the different types of anodizing processes. Then, with Chapter 2, we will discuss the instrumentation used and the process parameters, the techniques chosen for the evaluation of resistance to corrosion and for the study of the morphology and characteristics of anodized titanium specimens; we will discuss immersion tests, potentiodynamic tests, SEM analysis and X-ray diffraction. In Chapter 3 the results of the tests listed in the previous chapter will be analyzed and discussed, comparing both the anodized grade 2 titanium samples with the grade 7 titanium samples, and the monopolar pulsed anodization with direct current anodization. Finally, Chapter 4 will contain the conclusions of the work carried out.

Il presente elaborato tratta lo sviluppo di un coating per ambienti acidi sul titanio commercialmente puro, attraverso il trattamento superficiale di anodizzazione in regime pulsato monopolare. Lo scopo di questo lavoro ha due finalità: la prima è quella di ottenere una lega di titanio grado 2 con un coating che abbia resistenza a corrosione comparabile ad una lega di titanio grado 7 e raggiungere l’obiettivo di ottenere un prodotto con le stesse caratteristiche prestazionali ma con un costo inferiore, la seconda quella di confrontare (in termini di risultati, costi ed efficacia) l’anodizzazione in pulsata monopolare con l’anodizzazione in corrente continua. Il Capitolo 1 sarà prettamente introduttivo e saranno trattati i seguenti argomenti: il titanio nei suoi aspetti più generali, dalle caratteristiche fisiche, chimiche e meccaniche, alle diverse tipologie di leghe che si possono ottenere, fino alle applicazioni in ambito industriale; la corrosione del titanio: verranno trattate le principali forme di corrosione, gli ambienti acidi considerati, la termodinamica e la cinetica dei processi di corrosione; l’anodizzazione del titanio: verrà focalizzata l’attenzione sul perché è utile anodizzare, sul meccanismo e sui diversi tipi di processi di anodizzazione. Si procederà poi, con il Capitolo 2, a discutere della strumentazione utilizzata e dei parametri di processo, delle tecniche scelte per la valutazione della resistenza a corrosione e per lo studio della morfologia e delle caratteristiche dei provini di titanio anodizzati; si parlerà di test ad immersione, prove potenziodinamiche, analisi al microscopio elettronico a scansione e diffrazione ai raggi X. Nel Capitolo 3 verranno analizzati e discussi i risultati delle prove elencate nel capitolo precedente, andando a confrontare sia i campioni di titanio grado 2 anodizzato con i campioni di titanio grado 7, sia l’anodizzazione in pulsata monopolare con l’anodizzazione in corrente continua. Il Capitolo 4, infine, racchiuderà le conclusioni del lavoro svolto.