Chociaż stopy tytanu mają wysoką wytrzymałość i doskonałą odporność na korozję, ich słaba odporność na zużycie jest główną wadą ich stosowania w inżynierii. Obecnie dojrzałe technologie obróbki powierzchni w przemyśle to głównie następujące typy, z których każda ma swoje zalety i wady.
Metoda powlekania na mokro
Powłoka składa się głównie ze stopów Cr i Ni-P. NApręty tytanowei druty, ze względu na gęstą warstwę pasywacji powierzchni tytanu, bezpośrednie chromowanie ma słabą przyczepność. W przemyśle powszechne jest najpierw chemiczne osadzanie Ni-lub wstępne osadzanie warstwy Ni na podłożu tytanowym, a następnie chromowanie galwaniczne. Metoda elektrolityczna umożliwia szybkie utworzenie folii o grubości kilku mikrometrów, a powłoka dekoracyjna ma tylko około 1 μm, co może spełnić ogólne wymagania dotyczące odporności na zużycie i dekoracji. Jest to obecnie jedna z najbardziej-ekonomicznych metod obróbki powierzchni. Jednak tutaj są niedociągnięcia. Powłoka jest mechanicznie związana z podłożem. Jest podatny na łuszczenie się pod wpływem uderzeń i dużych obciążeń. Co więcej, proces galwanizacji obejmuje oczyszczanie ścieków-zawierających chrom, co powoduje znaczną presję na środowisko.
Metoda termodyfuzji
Wykorzystując dojrzałe procesy nawęglania, azotowania i borowania materiałów stalowych, atomy śródmiąższowe są dyfundowane do wnętrza osnowy tytanowej w wysokich temperaturach, tworząc utwardzoną warstwę. Metodą tą można uzyskać warstwy dyfuzyjne o grubości od kilkudziesięciu do kilkuset mikrometrów, o łagodnym gradiencie twardości i silnym połączeniu z materiałem bazowym, dzięki czemu nadaje się do zastosowań poddawanych naprężeniom kontaktowym. Jednak temperatura przetwarzania wynosi zwykle powyżej 800 stopni, a struktura stopu tytanu jest podatna na zgrubienie. Do regulacji wymagana jest późniejsza obróbka cieplna, a okno procesu jest wąskie. Co więcej, w wysokich temperaturach tytan pochłania tlen i wodór, dlatego aby rozwiązać te problemy, konieczna jest ścisła kontrola atmosfery ochronnej.
Metoda spawania
Twardy stop lub powłoka ze związku międzymetalicznego jest przyspawana do powierzchni tytanu za pomocą łuku plazmowego (PTA). Stopień rozcieńczenia można kontrolować, siła wiązania jest wysoka, a odporność na zużycie jest doskonała. Główną zaletą jest to, że pozwala na miejscową obróbkę bez podgrzewania całego materiału podstawowego, co pozwala uniknąć pogorszenia właściwości mechanicznych-przedmiotów obrabianych o dużych rozmiarach. Wadą jest to, że powierzchnia warstwy spoiny jest chropowata, a do osiągnięcia dokładności wymiarowej wymagana jest obróbka wtórna. Jest również ograniczony zasięgiem uchwytu spawalniczego PTA i jest używany głównie do dużych płaskich płyt, wałów i innych zwykłych przedmiotów obrabianych. Trudno jest obsługiwać części-o skomplikowanych kształtach.
Metoda naparowywania (CVD/PVD/PCVD)
Fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD), chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD) i chemiczne osadzanie z fazy gazowej-wzmocnione plazmą (PCVD) to grupy technologii, które szybko rozwinęły się w ostatnich latach. Można je stosować do wytwarzania twardych powłok, takich jak TiN, TiAlN i DLC na powierzchni tytanu, o grubości zwykle w zakresie od 2 do 10 μm. Twardość może osiągnąć od 2000 do 4000 HV, a współczynnik tarcia jest znacznie zmniejszony. Powszechnie się je stosujetytanowe materiały tarczowe. W porównaniu z powlekaniem na mokro przyczepność powłok z osadzania w fazie gazowej- jest lepsza (szczególnie przy pomocy napięcia polaryzacji), a temperatura procesu stopniowo spada. - PVD można kontrolować poniżej 400 stopni, co ma niewielki wpływ na mikrostrukturę podłoża ze stopu tytanu i nadaje się do końcowej obróbki precyzyjnych części.
When comparing the three types of coatings, CVD coatings are dense and have good over-coating performance, but they require high temperatures (>800 stopni) i są podatne na wytwarzanie szkodliwych-produktów ubocznych; Powłoki PVD charakteryzują się niskimi naprężeniami i umiarkowaną temperaturą, ale-działanie przy ich nakładaniu jest słabe i trudno jest równomiernie pokryć złożone powierzchnie otworów wewnętrznych; PCVD łączy aktywację plazmową i chemiczne osadzanie z fazy gazowej i może osadzać powłoki o lepszej sile wiązania niż PVD w temperaturze 500-600 stopni i ma lepszą wydajność przemalowania niż PVD. Jest to obecnie wiodący kierunek wzmacniania powierzchni stopów tytanu, a inwestycje w sprzęt i trudność kontroli procesu są również najwyższe spośród tych trzech.
Propozycje doboru technicznego:
W przypadku części, dla których priorytetem jest koszt i luźna dokładność wymiarowa, priorytetowe może być chromowanie na mokro lub powlekanie chemiczne Ni-P.
W przypadku dużych-obciążeń i dużych naprężeń kontaktowych zaleca się metodę termodyfuzji lub metodę napawania w celu uzyskania grubej warstwy dyfuzyjnej.
W przypadku części precyzyjnych o ścisłych tolerancjach wymiarowych i niskiej temperaturze pracy, powłoka PVD/TiN jest dojrzałym rozwiązaniem.
W przypadku zaawansowanych-zastosowań, które uwzględniają przyczepność, właściwości adhezyjne i kontrolę mikrostruktury (np. komponenty silników lotniczych), technologia PCVD ma największy potencjał.
Baoji Yibaite New Materials Technology Co., Ltd.
najlepszym producentem i dostawcą produktów tytanowych