Tytan, jako metal-uniwersalny, ma niespotykanie szerokie zastosowanie w produkcji prętów i drutów stopowych. Jednakże wady oryginalnych materiałów tytanowych, takie jak niska twardość powierzchniowa i niewystarczająca odporność na zużycie, mogą prowadzić do zużycia elementu w warunkach dużego tarcia, znacznie skracając żywotność i ograniczając dalsze rozszerzanie scenariuszy jego zastosowań. Aby znaleźć sposób na zwiększenie odporności na zużycie prętów i drutów tytanowych, w branży opracowano wiele dojrzałych technologii obróbki powierzchni.
Tradycyjne rzemiosło: dojrzałe i stabilne rozwiązanie-zużyciowe
Metoda powlekania na mokro
Metoda powlekania na mokro jest obecnie najpowszechniej stosowaną metodą obróbki-odpornej na zużycie powierzchni materiałów tytanowych, a typowymi przykładami są powłoki chromowe (Cr) i niklowo-fosforowe (Ni-P). Ze względu na dużą aktywność warstwy tlenkowej na powierzchni tytanu, chrom bezpośrednio powlekany ma słabą przyczepność i jest podatny na łuszczenie się. Dlatego standardowy proces branżowy składa się z metody dwu-etapowej: najpierw warstwę niklu (Ni) osadza się na powierzchni pręta tytanowego lub podłoża z drutu jako warstwę przejściową w celu zwiększenia przyczepności powłoki, a następnie chrom (Cr) osadza się na powierzchni warstwy niklu jako warstwę powierzchniową odporną na zużycie.-
W procesie tym do osadzania wykorzystuje się elektrolizę, z dużą szybkością tworzenia powłoki, kontrolowaną grubością powłoki, a grubość zwykłej-powłoki odpornej na zużycie może sięgać kilku mikrometrów. Efekt ten można osiągnąć również przy grubości warstwy powłoki dekoracyjnej wynoszącej zaledwie 1 μm. Powłoka ma wysoką twardość i niski współczynnik tarcia, co czyni ją niezwykle-ekonomiczną- metodą obróbki powierzchni odporną na zużycie.
Metoda termodyfuzji
Pierwotnie szeroko stosowany w procesach dyfuzji ciepła, takich jak nawęglanie, azotowanie i borowanie do hartowania materiałów stalowych, po adaptacji i optymalizacji może być również stosowany do obróbki-odpornej na zużycie powierzchniowe materiałów tytanowych. Jego podstawową zasadą jest umożliwienie pierwiastkom takim jak węgiel, azot i bor dyfuzji do siatki powierzchniowej tytanowych prętów i drutów w wysokich temperaturach, tworząc warstwę związku tytanu o-twardości, osiągając w ten sposób utwardzenie powierzchni.
Twardość warstwy wierzchniej obrobionego materiału tytanowego można zwiększyć kilkukrotnie, a utwardzona warstwa zostaje metalurgicznie połączona z materiałem bazowym, bez ryzyka oderwania się powłoki. Odporność na zużycie jest trwała i stabilna i nadaje się do stosowania w elementach konstrukcyjnych narażonych na długotrwałe-tarcie i zużycie.
Metoda spawania
Metoda spawania wykorzystuje łuk plazmowy jako źródło ciepła do stopienia materiału stopowego o wysokiej-twardości-odpornego na zużycie, a następnie przyspawania go do powierzchni tytanowych prętów lub drutów, które mają zostać wzmocnione, tworząc związaną metalurgicznie zmodyfikowaną-odporną na zużycie warstwę. Obrobiona powierzchnia materiału tytanowego ma doskonałą odporność na zużycie, a podczas procesu obróbki nagrzewany jest tylko lokalny obszar spawania, bez konieczności umieszczania całego przedmiotu obrabianego w środowisku o wysokiej-temperaturze, co pozwala skutecznie uniknąć pogorszenia właściwości mechanicznych spowodowanego ogólnym nagrzaniem tytanowego podłoża.
Jednakże chropowatość powierzchni po tym procesie jest stosunkowo duża i wymaga wtórnej obróbki i polerowania. Nadaje się tylko do obróbki prętów tytanowych o większych średnicach i grubościach i na razie nie nadaje się do drutu tytanowego o-średnicy.
Zaawansowana technologia: nowa opcja ulepszania-zaawansowanych aplikacji
W ostatnich latach technologie wzmacniania powierzchni metodą{{0}fazy gazowej, takie jak chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD), fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD) i chemiczne osadzanie z fazy gazowej wspomagane plazmą (PCVD), były stopniowo stosowane w-najlepszych dziedzinach.
Procesy te mogą powodować osadzanie się bardzo twardych powłok, takich jak azotek tytanu i-węgiel diamentopodobny, na powierzchniach tytanowych prętów i drutów. Grubość jest jednolita i kontrolowana, a powłoka ma silną przyczepność. Potrafią nie tylko znacznie poprawić odporność na zużycie, ale także dostosować skład powłoki do wymagań, biorąc pod uwagę właściwości kompozytu, takie jak odporność na korozję i zmniejszenie tarcia, przy niskiej temperaturze obróbki, bez wpływu na właściwości mechaniczne podłoża tytanowego. Nadają się szczególnie do-precyzyjnych drutów tytanowych-o małych średnicach i precyzyjnych prętów tytanowych i mogą spełniać rygorystyczne wymagania-najwyższych dziedzin, takich jak lotnictwo i medycyna.
Wraz z ciągłym rozszerzaniem zastosowań materiałów tytanowych, technologia obróbki-odpornej na zużycie powierzchni również jest stale unowocześniana i ulepszana. To nie tylko pozwala na dalsze badanie potencjału wydajnościowego prętów i drutów tytanowych, ale także zapewnia wsparcie techniczne przy stosowaniu stopów tytanu w bardziej wymagających warunkach pracy, stając się ważnym wspierającym kierunkiem technologicznym dla rozwoju przemysłu tytanowego.