Επεξεργασία επιφάνειας ράβδου τιτανίου: Αντοχή στη διάβρωση και τη φθορά

Μπάρες τιτανίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε δομικά εξαρτήματα, εξαρτήματα μετάδοσης, συσκευές εμφυτευμάτων και άλλα πεδία. Ωστόσο, η χαμηλή επιφανειακή τους σκληρότητα και η κακή αντοχή στη φθορά, μαζί με την ευαισθησία στη διάβρωση με αυλάκια και ρωγμές σε σκληρά περιβάλλοντα. Η επεξεργασία επιφανειών μπορεί να ενισχύσει την αντοχή τους στη διάβρωση και τη φθορά, επιτρέποντας την προσαρμογή της απόδοσης.

 

 

 

1.1 Μηχανική επεξεργασία

Τροποποιεί την επιφάνεια των ράβδων τιτανίου μέσω φυσικών επιδράσεων, χωρίς χημικά αντιδραστήρια, απλές διαδικασίες και χαμηλό κόστος.

Το μηχανικό γυάλισμα μπορεί να επιτύχει φινίρισμα καθρέφτη με τραχύτητα επιφάνειας Ra ＜ 0,01 μm με βήμα-προς-βήμα λείανσης.

Η αμμοβολή αφαιρεί στρώματα οξειδίου και ρύπους μέσω της πρόσκρουσης των σωματιδίων άμμου υψηλής-ταχύτητας, σχηματίζοντας μια τραχιά επιφάνεια με Ra 2–5 μm για βελτίωση της αντοχής συγκόλλησης.

 

1.2 Χημική επεξεργασία

Ρυθμίζει την κατάσταση της επιφάνειας, αφαιρεί ακαθαρσίες και βελτιστοποιεί την επιπεδότητα μέσω της αντίδρασης μεταξύ των χημικών αντιδραστηρίων και της επιφάνειας της ράβδου τιτανίου, θέτοντας τα θεμέλια για επακόλουθη ενίσχυση.

Η χημική στίλβωση χρησιμοποιεί διαλύματα ασθενούς οξέος ή αλκαλίου για τη βελτίωση του φινιρίσματος της επιφάνειας και απαιτεί σφράγιση με σιλάνιο.

Ο καθαρισμός τουρσί υιοθετεί ένα μείγμα υδροφθορικού οξέος-νιτρικού οξέος για την αφαίρεση λεπιών και ακαθαρσιών οξειδίων.

Η ατμοσφαιρική οξείδωση μπορεί να πυκνώσει το φιλμ οξειδίου σε υψηλές θερμοκρασίες για να βελτιώσει την αντίσταση στη διάβρωση.

 

 

2.1 Ηλεκτροχημική επεξεργασία

Σχηματίζει ένα πυκνό φιλμ οξειδίου στην επιφάνεια της ράβδου τιτανίου μέσω της ηλεκτρόλυσης, το οποίο έχει αντίσταση στη διάβρωση και στη φθορά με ελεγχόμενες διαδικασίες.

Η ανοδίωση εφαρμόζει τάση 10–200 V σε ηλεκτρολύτη θειικού οξέος για να παρασκευάσει ένα φιλμ TiO2 με πάχος 1–30 μm, το οποίο ενισχύει την αντοχή στη φθορά, την αντίσταση στη διάβρωση και τη βιοσυμβατότητα. Η ρύθμιση των παραμέτρων της διαδικασίας μπορεί να προετοιμάσει πορώδεις συστοιχίες νανοσωλήνων TiO2 για φωτοκατάλυση και πεδία αισθητήρων.

Η μικρο-οξείδωση τόξου, μια αναβαθμισμένη τεχνολογία ανοδίωσης, εφαρμόζει υψηλή τάση 300–600 V για να σχηματίσει ένα κεραμικό- στρώμα οξειδίου με σκληρότητα HV 1500+ και αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία πάνω από 800 βαθμούς, καθώς και καλή απόδοση μόνωσης.

 

2.2 Τροποποίηση θερμικής επεξεργασίας

Σχηματίζει ένα στρώμα σκληρού κράματος στην επιφάνεια της ράβδου τιτανίου μέσω της διάχυσης των στοιχείων σε υψηλές-θερμοκρασίες ή στο πλάσμα, βελτιώνοντας τη σκληρότητα, την αντοχή στη φθορά και την αντίσταση στη διάβρωση.

Η εναζώτωση είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία, η οποία μπορεί να σχηματίσει ένα στρώμα TiN/Ti2N με πάχος 5–20 μm και σκληρότητα HV 2000, μειώνοντας τον συντελεστή τριβής κατά 60%, και χρησιμοποιείται κυρίως για εξαρτήματα μετάδοσης υψηλού-φορτίου. Η νιτροοξείδωση του πλάσματος σχηματίζει ένα σύνθετο στρώμα με καλύτερη απόδοση και μικρή παραμόρφωση.

Η ενανθράκωση σχηματίζει ένα στρώμα TiC με πάχος 2–10 μm και αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία έως 800 βαθμούς. Η διάτρηση έχει υψηλή σκληρότητα αλλά πολύπλοκες διαδικασίες.

 

2.3 Τεχνολογίες επίστρωσης και σύνθετων υλικών

Μπορεί να προετοιμάσει λειτουργικές επικαλύψεις στην επιφάνεια της ράβδου τιτανίου για να προσαρμόσει την αντοχή στη διάβρωση και τη φθορά, κάτι που είναι σημαντικό μέσο για την επιφανειακή ενίσχυση των ράβδων τιτανίου.

Λιπαντικές και αντικολλητικές επιστρώσεις-χρησιμοποιούνται για τη μείωση της τριβής: οι επικαλύψεις γαλακτώματος γραφίτη σχηματίζουν ένα λιπαντικό φιλμ 1–5 μm, το οποίο ανθίσταται στην οξείδωση και μειώνει την απώλεια επεξεργασίας κατά περισσότερο από 30%. Οι φθοροφωσφορικές επικαλύψεις έχουν συντελεστή τριβής τόσο χαμηλό όσο 0,1.

Λειτουργικές επικαλύψεις υψηλών-τελών: Οι βιοκεραμικές επικαλύψεις (ΗΑ) χρησιμοποιούνται για ορθοπεδικά εμφυτεύματα για την προώθηση της οστεοενσωμάτωσης. Οι επιστρώσεις DLC έχουν σκληρότητα HV 3000–5000 και συντελεστή τριβής 0,05. Οι επικαλύψεις πολύτιμων μετάλλων έχουν καλή αντοχή στη διάβρωση, αλλά είναι επιρρεπείς σε θρυμματισμό και υψηλό κόστος. Το επιμεταλλωμένο νανο-νικέλιο και το ασήμι μπορούν να βελτιώσουν την αντίσταση στη φθορά και την απόδοση κατά της-σύλληψης, λύνοντας το πρόβλημα "σύλληψης" των λεπίδων αεροδιαστημικής.

 

 

3.1 Επεξεργασία επιφάνειας με λέιζερ

Τροποποιεί την επιφάνεια της ράβδου τιτανίου με-λέιζερ υψηλής ενέργειας, με υψηλή ταχύτητα, υψηλή ακρίβεια και μικρή πρόσκρουση στη μήτρα και μπορεί ταυτόχρονα να ενισχύσει την αντοχή στη φθορά και τη διάβρωση.

Η επένδυση λέιζερ χρησιμοποιεί σκόνη τιτανίου Gr5 για την προετοιμασία ενός στρώματος κράματος 0,5–2 mm, βελτιώνοντας την αντίσταση στη φθορά κατά 5 φορές, κατάλληλο για βαριές- συνθήκες εργασίας.

Το κράμα επιφάνειας λέιζερ μπορεί να διεισδύσει σε άζωτο και άνθρακα για να σχηματίσει ένα στρώμα βαθμίδωσης με HV 1000–2000.

Η επεξεργασία τιτανίου έγχρωμου λέιζερ σε συνδυασμό με την ανοδίωση λαμβάνει υπόψη την προστασία και τη διακόσμηση.

 

3.2 Τεχνολογία εμφύτευσης ιόντων

Εγχέει άζωτο, οξυγόνο, άνθρακα και άλλα ιόντα στην επιφάνεια της ράβδου τιτανίου με βάθος 0,1–1 μm, το οποίο μπορεί να αυξήσει τη σκληρότητα κατά 3 φορές και να μειώσει την πυκνότητα του ρεύματος διάβρωσης κατά δύο τάξεις μεγέθους. Αυτή η τεχνολογία δεν αλλάζει την απόδοση της μήτρας και επιτυγχάνει ενίσχυση νανοκλίμακας.

Η εμφύτευση ιόντων πολύτιμων μετάλλων μπορεί να επιτύχει καλύτερη αντοχή στη διάβρωση, αλλά είναι υψηλό σε κόστος και ακόμη υπό έρευνα.

 

3.3 Τεχνολογία σύνθετης τροποποίησης

Η επεξεργασία μεμονωμένων επιφανειών είναι δύσκολο να ανταποκριθεί σε πολύπλοκες συνθήκες εργασίας και ο συνδυασμός πολλαπλών τεχνολογιών έχει γίνει η κύρια τάση. Ο συνδυασμός ανοδίωσης και ψεκασμού μαγνητρονίου μπορεί να παρασκευάσει αντιβακτηριδιακές επικαλύψεις TiO2/Ag με αντιβακτηριδιακό ποσοστό ＞99%, κατάλληλες για ιατρικές συσκευές και εμφυτεύματα. ο συνδυασμός νιτροοξείδωσης πλάσματος και επένδυσης λέιζερ λαμβάνει υπόψη την αντοχή στη διάβρωση και την αντίσταση στη φθορά σε βαριά-φόρτιση.

 

 

Εξειδικευμένη στην κατασκευή στρογγυλών ράβδων τιτανίου, καλωσορίζουμε τα ερωτήματά σας στη διεύθυνση:Sam.Rui@bjrh-titanium.com