Τεχνολογία επιφανειακής επεξεργασίας τιτανίου και κραμάτων τιτανίου για την πρόληψη της πρόσφυσης

Τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται ευρέως στην αεροδιαστημική, τη στρατιωτική βιομηχανία, την πολιτική βιομηχανία και άλλους τομείς λόγω της εξαιρετικής ειδικής αντοχής, της αντοχής στη διάβρωση, της καλής απόδοσης σε υψηλή θερμοκρασία και της βιοσυμβατότητάς τους. Ωστόσο, τα κράματα τιτανίου έχουν σχετικά χαμηλή επιφανειακή σκληρότητα και ανεπαρκή αντοχή στη φθορά, περιορίζοντας την εφαρμογή τους σε ορισμένα συγκεκριμένα περιβάλλοντα. Για να βελτιώσουν αυτές τις ιδιότητες, οι ερευνητές έχουν αναπτύξει μια ποικιλία τεχνικών επιφανειακής επεξεργασίας για να βελτιώσουν τις επιφανειακές ιδιότητες των κραμάτων τιτανίου.
1. Επιφανειακή Οξείδωση
Ενισχύει τη λιπαντικότητα της επιφάνειας των κραμάτων τιτανίου σχηματίζοντας ένα οξειδωμένο φιλμ, το οποίο μειώνει το φαινόμενο της πρόσφυσης κατά τη διαδικασία τραβήγματος.
2. Επικάλυψη
- Επικάλυψη Γαλακτώματος Γραφίτη
Το γαλάκτωμα γραφίτη εφαρμόζεται πριν από το θερμό τράβηγμα για την παροχή λίπανσης καθώς και για την προστασία της επιφάνειας του μπιγιέτα από την οξείδωση. Οι απαιτήσεις για το γαλάκτωμα γραφίτη περιλαμβάνουν περιεκτικότητα σε γραφίτη 20-25%, μέγεθος σωματιδίων 1-3um και ομοιόμορφη προσκόλληση στην επιφάνεια του μπιγιέτα.
- Επικάλυψη αλατιού και ασβέστη
Χρησιμοποιείται λιπαντικό στρώμα άλατος-άσβεστου ειδικής σύνθεσης όπως 12% Na2SO4, 12% CaO, 0.3% Na3PO4, 0.2% NaCl και υπολειμματικό νερό, συμπληρωμένο με μείγμα 75 % σκόνη σαπουνιού και 25% σκόνη θείου ως στερεό λιπαντικό σε σκόνη.

- Θεραπεία φθοριοφωσφορικών
Μετά τον καθαρισμό της επιφάνειας του μεταλλικού billet με φυσικές μεθόδους, το διάλυμα βυθίζεται για να σχηματιστεί μια τροποποιημένη καλυπτική μεμβράνη στην επιφάνεια και στη συνέχεια εφαρμόζεται ένα στερεό λιπαντικό για να ληφθεί χαμηλός συντελεστής τριβής και λίπανση υψηλής αντοχής στη φθορά.
3. Επιμεταλλωμένη μεταλλική μεμβράνη
Ένα μεταλλικό φιλμ όπως ο χαλκός, το χρώμιο, το νικέλιο ή ο κασσίτερος επιστρώνεται στην επιφάνεια του κράματος τιτανίου για να μειώσει την άμεση επαφή του μετάλλου κατά τη διαδικασία τραβήγματος και έτσι να μειώσει την πρόσφυση.
4. Βορονισμός
Το σύρμα από κράμα τιτανίου σε ένα μικτό διάλυμα που περιέχει KFB4, BaCl2, NH4NO3 θερμαίνεται μέχρι βρασμού και στη συνέχεια βυθίζεται, αφαιρείται και πλένεται και ξηραίνεται για να δημιουργηθεί ένα στρώμα φθοροβορικού στην επιφάνεια του σύρματος. Ένα στρώμα δισουλφιδίου αλουμινίου εφαρμόζεται επίσης στην επιφάνεια του σύρματος ως λιπαντικό κατά τη διάρκεια της ψυχρής διάτρησης.
5. Επεξεργασία χημικής μετατροπής
Μέσω της επεξεργασίας χημικής μετατροπής στην επιφάνεια του κράματος τιτανίου για να σχηματιστεί μια πυκνή μεμβράνη χημικής μετατροπής, αυτή η μεμβράνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως λιπαντική επίστρωση, προσρόφηση λιπαντικών, έτσι ώστε το σύρμα μετά από μια σειρά τραβήγματος η επιφάνεια να είναι λεία, χωρίς πρόσφυση και ολίσθηση βαθμολογία.
6. Επιλογή λιπαντικού
Η επιλογή κατάλληλων λιπαντικών, όπως βιομηχανικό σαπούνι σε σκόνη, γάλα γραφίτη και μείγματα σκόνης σαπουνιού και άλλων υλικών, θα πρέπει να έχουν καλή διαβρεξιμότητα με την επίστρωση, καλύτερη θερμική σταθερότητα.
7. Επεξεργασία επιφάνειας με λέιζερ
Η τεχνολογία επεξεργασίας λέιζερ, συμπεριλαμβανομένης της επένδυσης με λέιζερ, της κράματος επιφάνειας λέιζερ και της σκλήρυνσης της επιφάνειας με λέιζερ, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση της αντοχής στη φθορά, της αντίστασης στη διάβρωση και της σκληρότητας αλλάζοντας τη μικροδομή του επιφανειακού στρώματος. Το πλεονέκτημα της επεξεργασίας με λέιζερ είναι ότι μπορεί να πραγματοποιήσει σημαντική βελτίωση των ιδιοτήτων της επιφάνειας χωρίς να αλλάξει τις ιδιότητες της μήτρας κράματος τιτανίου.
8. Οξείδωση με μικροτόξο
Αυτή είναι μια τεχνολογία επιτόπιας ανάπτυξης κεραμικής μεμβράνης στην επιφάνεια του κράματος τιτανίου, η οποία μπορεί να σχηματίσει ένα στρώμα κεραμικής μεμβράνης στην επιφάνεια του κράματος τιτανίου με εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και τη φθορά. Η τεχνολογία οξείδωσης μικρο-τόξου είναι πράσινη και φιλική προς το περιβάλλον, κάτι που συνάδει με τη στρατηγική αειφόρου ανάπτυξης.
9. Εμφύτευση ιόντων
Με την έγχυση αζώτου, οξυγόνου, άνθρακα και άλλων στοιχείων στην επιφάνεια του κράματος τιτανίου, μπορεί να βελτιωθεί η σκληρότητα και η αντοχή στη φθορά της επιφάνειας. Το πάχος του στρώματος έγχυσης ιόντων είναι συνήθως σε κλίμακα νανομέτρων, γεγονός που μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τις επιφανειακές ιδιότητες του κράματος τιτανίου.
10. Θερμική Διάχυση
Με τη διάχυση στοιχείων κράματος στην επιφάνεια του κράματος τιτανίου σε υψηλή θερμοκρασία, σχηματίζεται ένα στρώμα κράματος, το οποίο βελτιώνει τη σκληρότητα και την αντοχή στη φθορά της επιφάνειας.