Lai gan titāna sakausējumiem ir augsta izturība un lieliska izturība pret koroziju, to zemā nodilumizturība ir galvenais trūkums to pielietošanā inženierzinātnēs. Pašlaik rūpnieciskajā jomā nobriedušās virsmas apstrādes tehnoloģijas galvenokārt ir šādas, un katrai no tām ir savas priekšrocības un trūkumi.
Mitrā pārklājuma metode
Pārklājums galvenokārt sastāv no Cr un Ni{0}}P sakausējumiem. Ieslēgtstitāna stieņiun stieples, pateicoties blīvai titāna virsmas pasivācijas plēvei, tiešai hromēšanai ir slikta adhēzija. Rūpniecībā parasti uz titāna substrāta vispirms ķīmiski uzklāj Ni vai iepriekš-uzklāj Ni slāni un pēc tam uzklāj hromu. Ar elektrolītisko metodi plēve tiek veidota ātri, pārklājuma biezums ir vairāki mikrometri, un dekoratīvais pārklājums ir tikai aptuveni 1 μm, kas atbilst vispārējām nodilumizturības un dekoratīvajām prasībām. Tā ir viena no šobrīd visrentablākajām virsmas apstrādes metodēm-. Tomēr šeit ir trūkumi. Pārklājums ir mehāniski saistīts ar pamatni. Tas ir pakļauts lobīšanai trieciena un lielas slodzes apstākļos. Turklāt galvanizācijas process ietver hromu{10}}saturošu notekūdeņu attīrīšanu, kas rada ievērojamu vides spiedienu.
Termiskās difūzijas metode
Pamatojoties uz tērauda materiālu nobriedušajiem karburēšanas, nitrēšanas un borizēšanas procesiem, intersticiālie atomi augstā temperatūrā tiek izkliedēti titāna matricas iekšpusē, veidojot sacietējušu slāni. Ar šo metodi var iegūt difūzijas slāņus, kuru biezums ir no vairākiem desmitiem līdz vairākiem simtiem mikrometru, ar maigu cietības gradientu un spēcīgu saikni ar pamatmateriālu, padarot to piemērotu lietojumiem, kas pakļauti saskares spriegumam. Tomēr apstrādes temperatūra parasti ir virs 800 grādiem, un titāna sakausējuma struktūra ir pakļauta raupjumam. Regulēšanai ir nepieciešama turpmāka termiskā apstrāde, un procesa logs ir šaurs. Turklāt augstā temperatūrā titāns absorbē skābekli un ūdeņradi, un, lai risinātu šīs problēmas, ir nepieciešama stingra aizsardzības atmosfēras kontrole.
Metināšanas metode
Cietā sakausējuma vai intermetālisku savienojumu pārklājums tiek metināts uz titāna virsmas, izmantojot plazmas pārneses loku (PTA). Atšķaidīšanas ātrums ir kontrolējams, saistīšanas stiprība ir augsta, un nodilumizturība ir lieliska. Galvenā priekšrocība ir tā, ka tā ļauj veikt lokālu apstrādi, nesasildot visu pamatmateriālu, tādējādi izvairoties no mehānisko īpašību pasliktināšanās liela izmēra sagatavēm. Trūkums ir tāds, ka metinājuma slāņa virsma ir raupja, un, lai sasniegtu izmēru precizitāti, ir nepieciešama sekundāra apstrāde. To ierobežo arī PTA metināšanas pistoles sasniedzamība, un to galvenokārt izmanto lielām plakanām plāksnēm, vārpstām un citām regulārām sagatavēm. Ir grūti apstrādāt sarežģītas -formas daļas.
Tvaika pārklāšanas metode (CVD/PVD/PCVD)
Fizikālā tvaiku pārklāšana (PVD), ķīmiskā tvaiku pārklāšana (CVD) un plazmas-uzlabotā ķīmiskā tvaiku pārklāšana (PCVD) ir tehnoloģiju grupa, kas pēdējos gados ir strauji attīstījušās. Tos var izmantot, lai sagatavotu cietus pārklājumus, piemēram, TiN, TiAlN un DLC uz titāna virsmas, kuru biezums parasti svārstās no 2 līdz 10 μm. Cietība var sasniegt 2000 līdz 4000 HV, un berzes koeficients ir ievērojami samazināts. Tie parasti tiek piemērotititāna mērķa materiāli. Salīdzinot ar slapjo pārklājumu, gāzes-fāzu pārklājumu adhēzija ir labāka (īpaši ar nobīdes spriegumu), un procesa temperatūra pakāpeniski pazeminās - PVD var kontrolēt zem 400 grādiem, maz ietekmējot titāna sakausējuma substrāta mikrostruktūru, un piemērots precīzas detaļu galīgai apstrādei.
When comparing the three types of coatings, CVD coatings are dense and have good over-coating performance, but they require high temperatures (>800 grādi) un ir pakļauti kaitīgu blakusproduktu ģenerēšanai; PVD pārklājumiem ir zems spriegums un mērena temperatūra, taču to pārklāšanas veiktspēja ir slikta, un ir grūti vienmērīgi nosegt sarežģītās iekšējo caurumu virsmas; PCVD apvieno plazmas aktivāciju un ķīmisko tvaiku pārklāšanu, un var uzklāt pārklājumus ar labāku saķeres stiprību nekā PVD pie 500-600 grādiem, un tam ir labāka pārklājuma veiktspēja nekā PVD. Pašlaik tas ir vadošais virziens titāna sakausējumu virsmas stiprināšanai, un arī iekārtu investīcijas un procesa kontroles grūtības ir visaugstākās starp trim.
Tehniskās izvēles ieteikumi:
Detaļām ar izmaksu prioritāti un neprecīzu izmēru precizitāti var piešķirt mitro hromēšanu vai Ni{0}}P ķīmisko pārklājumu.
Lielas-slodzes un augsta kontakta sprieguma apstākļos ieteicams izmantot termiskās difūzijas metodi vai cietās virsmas metodi, lai iegūtu biezu difūzijas slāni.
Precīzām detaļām ar stingrām izmēru pielaidēm un zemu ekspluatācijas temperatūru PVD/TiN pārklājums ir nobriedis risinājums.
Augstākās klases{0}}lietotnēm, kurās tiek ņemta vērā adhēzija, adhēzijas īpašības un mikrostruktūras kontrole (piemēram, lidmašīnu dzinēju komponenti), PCVD tehnoloģijai ir vislielākais potenciāls.
Baoji Yibaite New Materials Technology Co., Ltd.
labākais titāna izstrādājumu ražotājs un piegādātājs