Ποιες είναι οι Τεχνολογίες Επεξεργασίας Ανθεκτικής στη φθορά{0}}για κράματα τιτανίου;

Μέθοδος υγρής επίστρωσης

Η επίστρωση αποτελείται κυρίως από κράματα Cr και Ni-P. Επίράβδοι τιτανίουκαι σύρματα, λόγω της πυκνής μεμβράνης παθητικοποίησης της επιφάνειας τιτανίου, η άμεση επιχρωμίωση έχει κακή πρόσφυση. Στη βιομηχανία, είναι σύνηθες να εναποτίθεται πρώτα χημικά Ni ή να προ-εναποτίθεται ένα στρώμα Ni στο υπόστρωμα τιτανίου και στη συνέχεια να επικαλύπτεται χρώμιο. Η ηλεκτρολυτική μέθοδος σχηματίζει το φιλμ γρήγορα, με πάχος επίστρωσης αρκετών μικρομέτρων και η διακοσμητική επίστρωση είναι μόνο περίπου 1 μm, η οποία μπορεί να καλύψει τη γενική αντοχή στη φθορά και τις διακοσμητικές απαιτήσεις. Είναι μια από τις πιο αποδοτικές{5}}οικονομικές μεθόδους επεξεργασίας επιφανειών επί του παρόντος. Ωστόσο, εδώ υπάρχουν ελλείψεις. Η επίστρωση συνδέεται μηχανικά με το υπόστρωμα. Είναι επιρρεπές σε ξεφλούδισμα σε συνθήκες κρούσης και μεγάλου φορτίου. Επιπλέον, η διαδικασία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης περιλαμβάνει επεξεργασία λυμάτων{10}}που περιέχει χρώμιο, η οποία επιφέρει σημαντική περιβαλλοντική πίεση.

Μέθοδος θερμικής διάχυσης

Με βάση τις ώριμες διεργασίες ενανθράκωσης, νιτρίωσης και βορωνοποίησης των υλικών χάλυβα, τα ενδιάμεσα άτομα διαχέονται στο εσωτερικό της μήτρας τιτανίου σε υψηλές θερμοκρασίες για να σχηματίσουν ένα σκληρυμένο στρώμα. Αυτή η μέθοδος μπορεί να αποκτήσει στρώματα διάχυσης που κυμαίνονται από αρκετές δεκάδες έως αρκετές εκατοντάδες μικρόμετρα σε πάχος, με ήπια κλίση σκληρότητας και ισχυρή σύνδεση με το υλικό βάσης, καθιστώντας την κατάλληλη για εφαρμογές που υπόκεινται σε τάση επαφής. Ωστόσο, η θερμοκρασία επεξεργασίας είναι συνήθως πάνω από 800 μοίρες και η δομή του κράματος τιτανίου είναι επιρρεπής σε τραχύτητα. Απαιτείται επακόλουθη θερμική επεξεργασία για ρύθμιση και το παράθυρο της διαδικασίας είναι στενό. Επιπλέον, σε υψηλές θερμοκρασίες, το τιτάνιο απορροφά οξυγόνο και υδρογόνο και είναι απαραίτητος ο αυστηρός έλεγχος της ατμόσφαιρας προστασίας για την αντιμετώπιση αυτών των προβλημάτων.

Μέθοδος συγκόλλησης

Η επίστρωση σκληρού κράματος ή διαμεταλλικής ένωσης συγκολλάται στην επιφάνεια του τιτανίου χρησιμοποιώντας το τόξο μεταφοράς πλάσματος (PTA). Ο ρυθμός αραίωσης είναι ελεγχόμενος, η αντοχή συγκόλλησης είναι υψηλή και η αντοχή στη φθορά είναι εξαιρετική. Το κύριο πλεονέκτημα είναι ότι επιτρέπει την τοπική επεξεργασία χωρίς να θερμαίνεται ολόκληρο το βασικό υλικό, αποφεύγοντας έτσι την υποβάθμιση των μηχανικών ιδιοτήτων σε τεμάχια εργασίας μεγάλου μεγέθους-. Το μειονέκτημα είναι ότι η επιφάνεια του στρώματος συγκόλλησης είναι τραχιά και απαιτείται δευτερεύουσα κατεργασία για να επιτευχθεί ακρίβεια διαστάσεων. Περιορίζεται επίσης από την προσβασιμότητα του πιστολιού συγκόλλησης PTA και χρησιμοποιείται κυρίως για μεγάλες επίπεδες πλάκες, άξονες και άλλα κανονικά τεμάχια εργασίας. Είναι δύσκολο να χειριστείς σύνθετα-σχήματα.

Μέθοδος εναπόθεσης ατμών (CVD/PVD/PCVD)

Η φυσική εναπόθεση ατμών (PVD), η χημική εναπόθεση ατμών (CVD) και η{0}}ενισχυμένη χημική εναπόθεση ατμών στο πλάσμα (PCVD) είναι μια ομάδα τεχνολογιών που έχουν αναπτυχθεί γρήγορα τα τελευταία χρόνια. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρασκευή σκληρών επιστρώσεων όπως TiN, TiAlN και DLC στην επιφάνεια του τιτανίου, με πάχος που κυμαίνεται συνήθως από 2 έως 10 μm. Η σκληρότητα μπορεί να φτάσει τα 2000 έως 4000 HV και ο συντελεστής τριβής μειώνεται σημαντικά. Συνήθως εφαρμόζονται σευλικά στόχου τιτανίου. Σε σύγκριση με την υγρή επίστρωση, η πρόσφυση των επιστρώσεων απόθεσης αέριων-φάσης είναι καλύτερη (ειδικά με τη βοήθεια τάσης πόλωσης) και η θερμοκρασία της διεργασίας μειώνεται σταδιακά - Το PVD μπορεί να ελεγχθεί κάτω από 400 μοίρες, έχοντας μικρή επίδραση στη μικροδομή του υποστρώματος από κράμα τιτανίου και είναι κατάλληλο για την προκαταρκτική επεξεργασία εξαρτημάτων.

When comparing the three types of coatings, CVD coatings are dense and have good over-coating performance, but they require high temperatures (>800 μοίρες ) και είναι επιρρεπείς στη δημιουργία επιβλαβών από-προϊόντων. Οι επικαλύψεις PVD έχουν χαμηλή καταπόνηση και μέτρια θερμοκρασία, αλλά η απόδοση υπερ{2}}επίστρωσης είναι κακή και είναι δύσκολο να καλυφθούν ομοιόμορφα οι περίπλοκες εσωτερικές επιφάνειες οπών. Το PCVD συνδυάζει την ενεργοποίηση πλάσματος και την εναπόθεση χημικών ατμών και μπορεί να εναποθέτει επιστρώσεις με καλύτερη ισχύ συγκόλλησης από το PVD στους 500-600 βαθμούς και έχει καλύτερη απόδοση υπερ-επικάλυψης από το PVD. Είναι επί του παρόντος η κορυφαία κατεύθυνση για την ενίσχυση της επιφάνειας των κραμάτων τιτανίου και η επένδυση εξοπλισμού και η δυσκολία ελέγχου της διαδικασίας είναι επίσης η υψηλότερη μεταξύ των τριών.

Προτάσεις τεχνικής επιλογής:

 Για εξαρτήματα με προτεραιότητα κόστους και χαλαρή ακρίβεια διαστάσεων, μπορεί να δοθεί προτεραιότητα στην επιμετάλλωση υγρού χρωμίου ή στην χημική επιμετάλλωση Ni-P.

 Για συνθήκες βαρύ-φόρτου και υψηλών τάσεων επαφής, συνιστάται η μέθοδος θερμικής διάχυσης ή η μέθοδος σκληρής επιφάνειας για να ληφθεί ένα παχύ στρώμα διάχυσης.

 Για εξαρτήματα ακριβείας με αυστηρές ανοχές διαστάσεων και χαμηλή θερμοκρασία λειτουργίας, η επίστρωση PVD/TiN είναι μια ώριμη λύση.

 Για εφαρμογές υψηλής-τελικής που λαμβάνουν υπόψη την πρόσφυση, τις ιδιότητες πρόσφυσης και τον έλεγχο της μικροδομής (όπως εξαρτήματα για κινητήρες αεροσκαφών), η τεχνολογία PCVD έχει τις μεγαλύτερες δυνατότητες.