Titaanvarda pinnatöötlus: korrosiooni- ja kulumiskindlus

Titaanist vardad kasutatakse laialdaselt konstruktsioonikomponentides, ülekandeosades, implantaadiseadmetes ja muudes valdkondades. Siiski on nende madal pinnakõvadus ja halb kulumiskindlus ning vastuvõtlikkus punkt- ja pragukorrosioonile karmides keskkondades. Pinnatöötlus võib suurendada nende korrosiooni- ja kulumiskindlust, võimaldades jõudlust kohandada.

 

 

 

1.1 Mehaaniline töötlemine

See muudab titaanvarraste pinda füüsikaliste mõjude kaudu, ilma keemiliste reaktiivideta, lihtsate protsesside ja madalate kuludega.

Mehaanilise poleerimisega saab samm-sammulise--lihvimise teel saavutada peegelviimistluse pinnakaredusega Ra ＜ 0,01 μm.

Liivapritsiga puhastamine eemaldab oksiidikihid ja saasteained kiirete{0}}liivaosakeste mõjul, moodustades haardumistugevuse parandamiseks kareda pinna, mille Ra on 2–5 μm.

 

1.2 Keemiline töötlemine

See reguleerib pinna olekut, eemaldab lisandid ja optimeerib tasasust keemiliste reaktiivide ja titaanplaadi pinna vahelise reaktsiooni kaudu, pannes aluse järgnevale tugevdamisele.

Keemilisel poleerimisel kasutatakse pinnaviimistluse parandamiseks nõrku happe- või leeliselisi lahuseid ja see nõuab silaaniga tihendamist.

Marineerimise puhastamisel kasutatakse vesinikfluoriidhappe-lämmastikhappe segalahust, et eemaldada oksiidikihid ja lisandid.

Atmosfääriline oksüdatsioon võib oksiidkilet kõrgel temperatuuril paksendada, et parandada korrosioonikindlust.

 

 

2.1 Elektrokeemiline töötlemine

See moodustab elektrolüüsi teel titaanvarda pinnale tiheda oksiidkile, millel on kontrollitavate protsessidega nii korrosiooni- kui ka kulumiskindlus.

Anodeerimisel rakendatakse väävelhappe elektrolüüdis pinget 10–200 V, et valmistada TiO₂ kile paksusega 1–30 μm, mis suurendab kulumiskindlust, korrosioonikindlust ja biosobivust; protsessi parameetrite reguleerimine võib valmistada poorseid TiO₂ nanotorude massiive fotokatalüüsi ja anduriväljade jaoks.

Mikro-kaaroksüdatsioon, täiustatud anodeerimistehnoloogia, rakendab kõrget pinget 300–600 V, et moodustada keraamiline -klassi oksiidikiht, mille kõvadus on HV 1500+ ja kõrge temperatuuritaluvus üle 800 kraadi ning hea isolatsioonivõime.

 

2.2 Kuumtöötluse muutmine

See moodustab titaanvarda pinnale kõvasulamist kihi kõrgel -temperatuuril või plasmaelementide difusiooni teel, parandades kõvadust, kulumiskindlust ja korrosioonikindlust.

Nitridimine on kõige laialdasemalt kasutatav tehnoloogia, mis võib moodustada TiN/Ti₂N kihi paksusega 5–20 μm ja kõvadusega HV 2000, vähendades hõõrdetegurit 60% ja mida kasutatakse enamasti suure-koormusega ülekandeosade jaoks; plasma nitrooksüdatsioon moodustab komposiitkihi, millel on parem jõudlus ja väike deformatsioon.

Karburiseerimine moodustab TiC kihi paksusega 2–10 μm ja kõrge temperatuuritaluvusega kuni 800 kraadi; puurimisel on kõrge kõvadus, kuid keerulised protsessid.

 

2.3 Katte- ja komposiittehnoloogiad

See võib valmistada titaanvarda pinnale funktsionaalseid katteid, et kohandada korrosiooni- ja kulumiskindlust, mis on oluline vahend titaanvarraste pinna tugevdamiseks.

Hõõrdumise vähendamiseks kasutatakse määrde- ja -kleepumisvastaseid katteid: grafiidi emulsioonkatted moodustavad 1–5 μm määrdekile, mis on vastupidav oksüdatsioonile ja vähendab töötlemiskadusid rohkem kui 30% võrra; fluorofosfaatkatete hõõrdetegur on nii madal kui 0,1.

Kvaliteetsed{0}}funktsionaalsed katted: biokeraamilisi (HA) katteid kasutatakse ortopeediliste implantaatide jaoks, et soodustada luude integreerumist; DLC-katete kõvadus on HV 3000–5000 ja hõõrdetegur 0,05; väärismetallkatted on hea korrosioonikindlusega, kuid kalduvad lõhenema ja kallid; galvaniseeritud nano-nikkel ja hõbe võivad parandada kulumiskindlust ja -tõmbumisvastast jõudlust, lahendades kosmoselennukite labade kinnikiilumise probleemi.

 

 

3.1 Laserpinnatöötlus

See muudab titaanvarda pinda suure{0}}energia laseriga, millel on suur kiirus, suur täpsus ja väike mõju maatriksile ning see võib samaaegselt suurendada kulumis- ja korrosioonikindlust.

Laserkattes kasutatakse Gr5 titaanipulbrit 0,5–2 mm sulamikihi valmistamiseks, mis parandab kulumiskindlust 5 korda ja sobib rasketes töötingimustes.

Laserpinna legeerimine võib imbuda lämmastikku ja süsinikku, moodustades gradientkihi HV 1000–2000.

Värvilise titaani lasertöötlus koos anodeerimisega võtab arvesse kaitset ja kaunistust.

 

3.2 Ioonide siirdamise tehnoloogia

See süstib lämmastikku, hapnikku, süsinikku ja muid ioone titaanvarda pinnale sügavusega 0,1–1 μm, mis võib suurendada kõvadust 3 korda ja vähendada korrosioonivoolu tihedust kahe suurusjärgu võrra. See tehnoloogia ei muuda maatriksi jõudlust ja saavutab nanoskaala tugevnemise.

Väärismetalliioonide istutamine võib saavutada parema korrosioonikindluse, kuid see on kõrge hinnaga ja seda veel uuritakse.

 

3.3 Komposiitmodifikatsiooni tehnoloogia

Ühe pinnatöötlusega on keeruline täita keerulisi töötingimusi ja mitme tehnoloogia kombineerimine on muutunud peavooluks. Anodeerimise ja magnetroni pihustamise kombinatsiooniga saab valmistada TiO₂/Ag antibakteriaalseid katteid, mille antibakteriaalne määr on ＞99%, mis sobib meditsiiniseadmetele ja implantaatidele; plasma nitrooksüdatsiooni ja laserkatte kombinatsioon võtab arvesse korrosioonikindlust ja kulumiskindlust.

 

 

Spetsialiseerunud titaanist ümarvarraste tootmisele, ootame teie päringuid aadressil:Sam.Rui@bjrh-titanium.com