Technologie povrchové úpravy titanových výkovků

Titanové výkovkyslouží v drsných prostředích v oblasti leteckých motorů, chemie a lékařství, kde je vyžadována extrémně vysoká kvalita povrchu. Povrchové vady polotovarů jsou náchylné k selhání. Vědecká povrchová úprava může zpevnit a upravit povrch, zlepšit kvalitu a prodloužit životnost a zajistit bezpečnost v extrémních pracovních podmínkách.

 

 

Vztahuje se k úpravě chemického složení, organizační struktury nebo morfologických charakteristik povrchu materiálu pomocí fyzikálních, chemických, elektrochemických nebo jiných metod. Může dosáhnout funkčních cílů, jako je zvýšená odolnost proti korozi, zlepšená odolnost proti opotřebení a optimalizovaná biokompatibilita.

 

 

 

(I) Chemická pasivace: Nízká cena

Chemická pasivace zahrnuje ponoření titanových výkovků do chemického roztoku, aby se vytvořil hustý pasivační film TiO₂, který izoluje korozi. Průmyslový mainstreamový proces používá 20-30% kyselinu dusičnou k ponoření na 30 minut, čímž se vytvoří 5-15nm film. Může se pochlubit výhodami jednoduchosti, nízké ceny a vysoké účinnosti s minimálním dopadem na rozměry. Vhodný pro dávkovou ochranu titanových výkovků za konvenčních pracovních podmínek, je široce používán v chemických přírubách a běžných energetických součástech.

 

Fólie je však relativně tenká, není schopna odolat silné korozi a vysokému namáhání a není použitelná do extrémních pracovních podmínek.

 

(II) Eloxování: Přesné scénáře

Eloxování je elektrochemický proces. Titanové výkovky jsou ošetřeny elektrolytem kyseliny sírové pod napětím 20-60V za vzniku 10-30μm oxidového filmu. Jeho odolnost proti korozi je o více než 50 % vyšší než u chemické pasivace. Barva filmu je nastavitelná, kombinuje funkční a dekorativní vlastnosti a jeho porézní struktura může optimalizovat biokompatibilitu. Je vhodný pro lékařské ortopedické implantáty a přesné elektronické titanové komponenty.

 

Nevýhodou je, že fólie je křehká, neodolá silným nárazům a měla by být používána s opatrností při vysokém-opotřebování a vysoké{1}}únavě.

 

(III) Mikrooblouková oxidace: Extrémní pracovní podmínky

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 stupňů), vysoká tvrdost a odolnost proti opotřebení. Jedná se o základní řešení ochrany titanových součástí v extrémních pracovních podmínkách, vhodné pro klíčové součásti leteckých motorů a lodního inženýrství.

 

Nevýhodou je zvýšená drsnost povrchu a vysoké náklady, což omezuje použití pouze na-náročnější scénáře.

 

(IV) Shot Peening: Komponenty pod vysokým únavovým stresem

Shot peening je proces fyzické modifikace. Vysokorychlostní střely narážejí na titanové výkovky a vytvářejí 0,1–0,3 mm vrstvu tlakového napětí s mírou pokrytí 200 % nebo větší. Dokáže zabránit vzniku únavových trhlin, zlepšit odolnost proti únavě o více než 30 % a prodloužit životnost komponentů pod vysokým namáháním, speciálně navržených pro klíčové díly vystavené střídavému zatížení.

 

Poznámka: Drsnost povrchu se mírně zvýší a u ultra-vysoko{1}}přesných součástí je nutné následné leštění.

 

(V) Fyzikální napařování (PVD): Technologie přesného potahování

PVD je technologie vakuového potahování s ultra{0}}tvrdým potahem Snižuje tření a opotřebení bez poškození výkonu substrátu a jeho parametry jsou nastavitelné pro podporu přizpůsobení. Je vhodný pro vysoce-opotřebitelné součásti, jako jsou titanová ozubená kola a ložiska.

 

Omezení: Povlak je tenký a neodolává nárazům a náklady na přípravu jsou vysoké.

 

(VI) Elektroleštění: Biomedicínský obor

Elektrolytické leštění používá k elektrochemickému vyrovnávání a čištění elektrolyt na bázi kyseliny fosforečné-. Výsledkem je titanový povrch s Ra menším nebo rovným 0,1 μm. Eliminuje defekty mikrotrhlin a nabízí vynikající biokompatibilitu, používá se hlavně u lékařských implantátů a lze jej použít také pro scénáře s vysokou-čistotou, jako jsou polovodiče.

 

Nevýhody: Vysoká spotřeba energie, nízká účinnost, přísná kontrola parametrů a nemožnost provádět dávkové konvenční zpracování.

 

 

Výběr procesů povrchové úpravy titanových výkovků by se měl řídit zásadami „přizpůsobení pracovních podmínek, priorita výkonu a kontrola nákladů“ s ohledem na vlastnosti materiálu, provozní prostředí, funkční požadavky a ekonomickou efektivitu komplexně.

• Pro lopatky kompresorů leteckých-motorů, které vyžadují teplotní odolnost a odolnost proti korozi, se používá kompozitní proces „oxidace mikroarc + brokování“.
• Pro míchací lopatky chemických reaktorů, které vyžadují odolnost vůči silné korozi, je vybrána levná -nákladová-korozní kombinace „chemická pasivace + povlak PTFE“.
• U lékařských umělých kloubů, které potřebují jak biokompatibilitu, tak odolnost proti opotřebení, se používá "elektroleštění + eloxování" k zajištění čistoty a osseointegrace.
• U ventilových dříků ventilů pro námořní techniku ​​vyžadující odolnost proti korozi a erozi mořské vody je hlavním řešením mikrooblouková oxidace + ochrana obětované anody.

 

Vlastnosti materiálu také ovlivňují výběr procesu:

Komerčně čistý titan (Gr1/Gr2) je vhodný pro konvenční korozivní prostředí, přičemž preferovanou možností je chemická pasivace.

Gr5 (Ti-6Al-4V) sloužící při vysokých teplotách vyžaduje tepelně bariérové ​​povlaky.

-Titanové slitiny typu se musí vyhýbat procesům zahrnujícím média obsahující vodík-, aby se zabránilo vodíkové křehkosti.

 

Ruihang, jako profesionální výrobce produktů z titanu a titanových slitin, dodává vysoce-kvalitní výkovky z titanu a titanových slitin, desky, tyče, trubky, dráty, profily atd. Pro podrobnosti nás prosím kontaktujte prostřednictvím e-mailu:Sam.Rui@bjrh-titanium.com