Overflatebehandlingsteknologi av titansmiing

Titansmiingtjene i tøffe miljøer innen luftfartsmotorer, kjemiske og medisinske felt, som krever ekstremt høy overflatekvalitet. Overflatedefekter på emner er tilbøyelige til å forårsake feil. Vitenskapelig overflatebehandling kan styrke og modifisere overflaten, forbedre kvaliteten og forlenge levetiden og sikre sikkerhet under ekstreme arbeidsforhold.

 

 

Det refererer til å modifisere den kjemiske sammensetningen, organisasjonsstrukturen eller morfologiske egenskapene til materialoverflaten gjennom fysiske, kjemiske, elektrokjemiske eller andre metoder. Den kan oppnå funksjonelle mål som økt korrosjonsmotstand, forbedret slitestyrke og optimalisert biokompatibilitet.

 

 

 

(I) Kjemisk passivering: Lave kostnader

Kjemisk passivering innebærer å senke titansmiing i en kjemisk løsning for å danne en tett TiO₂-passiveringsfilm som isolerer korrosjon. Den industrielle mainstream-prosessen bruker 20-30% salpetersyre for nedsenking i 30 minutter, og danner en 5-15nm film. Den har fordelene med enkelhet, lav pris og høy effektivitet, med minimal innvirkning på dimensjoner. Egnet for batchbeskyttelse av titansmiing under konvensjonelle arbeidsforhold, den er mye brukt i kjemiske flenser og vanlige energikomponenter.

 

Imidlertid er filmen relativt tynn, tåler ikke sterk korrosjon og høye påkjenninger, og kan ikke brukes under ekstreme arbeidsforhold.

 

(II) Anodisering: Presisjonsscenarier

Anodisering er en elektrokjemisk prosess. Titansmiing behandles med en svovelsyreelektrolytt under 20-60V spenning for å danne en 10-30μm oksidfilm. Dens korrosjonsbestandighet er mer enn 50 % høyere enn for kjemisk passivering. Filmfargen er justerbar, og kombinerer funksjonelle og dekorative egenskaper, og dens porøse struktur kan optimere biokompatibiliteten. Den er egnet for medisinske ortopediske implantater og elektroniske presisjonskomponenter i titan.

 

Ulempen er at filmen er sprø, tåler ikke sterke støt, og bør brukes med forsiktighet under høy-slitasje og høy-tretthet.

 

(III) Mikrobue-oksidasjon: Ekstreme arbeidsforhold

Microarc Oxidation (MAO) is a high-end electrochemical technology. High-voltage (300-600V) induced microarc discharge generates a 50-100μm TiO₂/Al₂O₃ composite ceramic film on the surface of titanium forgings. The film-substrate bonding is tight, featuring excellent corrosion resistance, high-temperature resistance (>500 grader), høy hardhet og slitestyrke. Det er kjernebeskyttelsesløsningen for titankomponenter under ekstreme arbeidsforhold, egnet for nøkkelkomponenter i romfartsmotorer og marineteknikk.

 

Ulempene er økt overflateruhet og høye kostnader, noe som begrenser bruken til bare avanserte-scenarier.

 

(IV) Skudpeening: Komponenter under høy utmattelsesbelastning

Skudpeening er en fysisk modifikasjonsprosess. Høyhastighetsprosjektiler slår mot titansmiing for å danne et 0,1–0,3 mm trykkspenningslag med en dekningsgrad på større enn eller lik 200 %. Den kan hemme utmattelsessprekker, forbedre utmattelsesmotstanden med mer enn 30 % og forlenge levetiden til komponenter under høy belastning, spesielt designet for nøkkeldeler utsatt for vekslende belastninger.

 

Merk: Overflatens ruhet øker litt, og etterfølgende polering er nødvendig for komponenter med ultra-høy-presisjon.

 

(V) Fysisk dampavsetning (PVD): Precision Coating Technology

PVD er en vakuumbeleggingsteknologi med ultra-hard belegg. Den reduserer friksjon og slitasje uten å skade underlagets ytelse, og parameterne kan justeres for å støtte tilpasning. Den er egnet for høy-slitasjekomponenter som titangir og lagre.

 

Begrensninger: Belegget er tynt og tåler ikke støt, og forberedelseskostnadene er høye.

 

(VI) Elektropolering: Biomedisinsk felt

Elektropolering bruker en fosforsyre-basert elektrolytt for elektrokjemisk utjevning og rensing, noe som resulterer i en titanoverflate med Ra mindre enn eller lik 0,1 μm. Den eliminerer mikrosprekkedefekter og tilbyr utmerket biokompatibilitet, hovedsakelig brukt for medisinske implantater og også egnet for scenarier med høy-renhet som halvledere.

 

Ulemper: Høyt energiforbruk, lav effektivitet, streng parameterkontroll og manglende evne til å utføre satsvis konvensjonell prosessering.

 

 

Utvelgelsen av overflatebehandlingsprosesser for titansmiing bør følge prinsippene om "tilpasning av arbeidsforhold, ytelsesprioritet og kostnadskontroll", med tanke på materialegenskaper, servicemiljø, funksjonskrav og økonomisk effektivitet.

• For kompressorblader til fly-motorer som krever temperaturmotstand og motstand mot korrosjonsutmatting, brukes den sammensatte prosessen med "mikrobueoksidasjon + skuddblødning".
• For røreverk av kjemiske reaktorer som krever motstand mot sterk korrosjon, velges den lave- anti-korrosjonskombinasjonen "kjemisk passivering + PTFE-belegg".
• For medisinske kunstige ledd som trenger både biokompatibilitet og slitestyrke, brukes "elektropolering + anodisering" for å sikre renslighet og osseointegrasjon.
• For ventilstammer til marinetekniske ventiler som krever motstand mot sjøvannskorrosjon og erosjon, er hovedløsningen mikrobueoksidasjon + offeranodebeskyttelse.

 

Materialegenskaper påvirker også prosessvalg:

Kommersielt rent titan (Gr1/Gr2) er egnet for konvensjonelle korrosive miljøer, med kjemisk passivering som det foretrukne alternativet.

Gr5 (Ti-6Al-4V) tjener ved høye temperaturer krever termiske barrierebelegg.

-type titanlegeringer må unngå prosesser som involverer hydrogen-inneholdende medier for å forhindre hydrogensprøhet.

 

Ruihang, som en profesjonell produsent av titan- og titanlegeringsprodukter, leverer høykvalitets-titan- og titanlegeringssmier, plater, stenger, rør, ledninger, seksjoner osv. Kontakt oss via e-post for detaljer:Sam.Rui@bjrh-titanium.com