Även om titanlegeringar har hög hållfasthet och utmärkt korrosionsbeständighet, är deras dåliga slitstyrka den största nackdelen för deras tillämpning inom teknik. För närvarande är de mogna ytbehandlingsteknikerna inom industriområdet huvudsakligen följande typer, var och en med sina egna fördelar och nackdelar.
Våtbeläggningsmetod
Beläggningen består huvudsakligen av Cr- och Ni-P-legeringar. Påtitan stavaroch trådar, på grund av den täta passiveringsfilmen av titanytan, har direkt förkromning dålig vidhäftning. Inom industrin är det vanligt att först kemiskt avsätta Ni eller för-avsätta ett Ni-skikt på titansubstratet och sedan elektropläta krom. Den elektrolytiska metoden formar filmen snabbt, med en beläggningstjocklek på flera mikrometer, och den dekorativa beläggningen är endast cirka 1 μm, vilket kan uppfylla allmän slitstyrka och dekorativa krav. Det är en av de mest kostnadseffektiva-ytbehandlingsmetoderna för närvarande. Här finns dock brister. Beläggningen är mekaniskt bunden till underlaget. Det är benäget att flagna under stötar och tunga belastningsförhållanden. Dessutom involverar galvaniseringsprocessen krom{10}}innehållande avloppsvattenrening, vilket medför betydande miljöpåverkan.
Termisk diffusionsmetod
Med hjälp av de mogna uppkolnings-, nitrerings- och boriseringsprocesserna för stålmaterial diffunderar de mellanliggande atomerna in i det inre av titanmatrisen vid höga temperaturer för att bilda ett härdat skikt. Denna metod kan erhålla diffusionsskikt som sträcker sig från flera tiotal till flera hundra mikrometer i tjocklek, med en mild hårdhetsgradient och stark bindning med basmaterialet, vilket gör den lämplig för applikationer som utsätts för kontaktpåkänningar. Emellertid är bearbetningstemperaturen vanligtvis över 800 grader, och titanlegeringsstrukturen är benägen att förgrova. Efterföljande värmebehandling krävs för reglering och processfönstret är smalt. Dessutom, vid höga temperaturer, absorberar titan syre och väte, och strikt skyddande atmosfärskontroll är nödvändig för att lösa dessa problem.
Svetsmetod
Beläggningen av hårdlegering eller intermetallisk sammansättning svetsas på titanytan med hjälp av plasmaöverföringsbågen (PTA). Utspädningshastigheten är kontrollerbar, bindningsstyrkan är hög och slitstyrkan är utmärkt. Den främsta fördelen är att den möjliggör lokal behandling utan att hela basmaterialet värms upp, vilket undviker försämring av mekaniska egenskaper i stora-arbetsstycken. Nackdelen är att svetsskiktets yta är grov och sekundär bearbetning krävs för att uppnå dimensionsnoggrannhet. Den är också begränsad av PTA-svetspistolens nåbarhet och används främst för stora plana plattor, axlar och andra vanliga arbetsstycken. Det är svårt att hantera komplexa-formade delar.
Ångdeponeringsmetod (CVD/PVD/PCVD)
Fysisk ångdeposition (PVD), kemisk ångdeposition (CVD) och plasma-enhanced chemical vapour deposition (PCVD) är en grupp tekniker som har utvecklats snabbt de senaste åren. De kan användas för att förbereda hårda beläggningar som TiN, TiAlN och DLC på ytan av titan, med en tjocklek som vanligtvis sträcker sig från 2 till 10 μm. Hårdheten kan nå 2000 till 4000 HV, och friktionskoefficienten reduceras avsevärt. De tillämpas vanligtvis påtitanmålmaterial. Jämfört med våtbeläggning är vidhäftningen av gas-fasavsättningsbeläggningar bättre (särskilt med hjälp av förspänning), och processtemperaturen sjunker gradvis - PVD kan kontrolleras under 400 grader, vilket har liten inverkan på mikrostrukturen hos titanlegeringssubstratet och lämpar sig för den slutliga bearbetningen av precisionsdelar.
When comparing the three types of coatings, CVD coatings are dense and have good over-coating performance, but they require high temperatures (>800 grader) och är benägna att generera skadliga-biprodukter; PVD-beläggningar har låg spänning och måttlig temperatur, men deras över-beläggningsprestanda är dålig och det är svårt att jämnt täcka de komplexa inre hålytorna; PCVD kombinerar plasmaaktivering och kemisk ångavsättning och kan avsätta beläggningar med bättre bindningsstyrka än PVD vid 500-600 grader och har bättre överbeläggningsprestanda än PVD. Det är för närvarande den ledande riktningen för ytförstärkning av titanlegeringar, och utrustningsinvesteringar och processkontrollsvårigheter är också de högsta av de tre.
Tekniska valförslag:
För delar med kostnadsprioritet och lös dimensionsnoggrannhet kan våtförkromning eller Ni-P kemisk plätering ges prioritet.
För tung-belastning och höga kontaktspänningsförhållanden rekommenderas termisk diffusionsmetoden eller hårdbeläggningsmetoden för att få ett tjockt diffusionsskikt.
För precisionsdetaljer med strikta dimensionstoleranser och låg drifttemperatur är PVD/TiN-beläggning en mogen lösning.
För avancerade applikationer som tar hänsyn till vidhäftning, vidhäftningsegenskaper och mikrostrukturkontroll (som komponenter för flygplansmotorer) har PCVD-tekniken den största potentialen.
Baoji Yibaite New Materials Technology Co., Ltd.
den bästa tillverkaren och leverantören för titanprodukterna