Tehnologija obrade površine titanijumskih otkovaka

Titanijumski otkovcisluže u teškim okruženjima u vazduhoplovnim motorima, hemijskim i medicinskim poljima, zahtevajući izuzetno visok kvalitet površine. Površinski defekti blankova skloni su kvaru. Naučna obrada površine može ojačati i modificirati površinu, poboljšati kvalitet i produžiti vijek trajanja, te osigurati sigurnost u ekstremnim radnim uvjetima.

 

 

Odnosi se na modifikaciju hemijskog sastava, organizacione strukture ili morfoloških karakteristika površine materijala putem fizičkih, hemijskih, elektrohemijskih ili drugih metoda. Može postići funkcionalne ciljeve kao što su poboljšana otpornost na koroziju, poboljšana otpornost na habanje i optimizirana biokompatibilnost.

 

 

 

(I) Kemijska pasivacija: niska cijena

Hemijska pasivacija uključuje uranjanje titanijumskih otkovaka u hemijski rastvor kako bi se formirao gusti TiO₂ pasivacijski film koji izoluje koroziju. Industrijski mainstream proces koristi 20-30% dušične kiseline za uranjanje u trajanju od 30 minuta, formirajući film od 5-15 nm. Može se pohvaliti prednostima jednostavnosti, niske cijene i visoke efikasnosti, uz minimalan utjecaj na dimenzije. Pogodan za serijsku zaštitu titanijumskih otkovaka u konvencionalnim radnim uslovima, široko se koristi u hemijskim prirubnicama i običnim energetskim komponentama.

 

Međutim, film je relativno tanak, ne može izdržati jaku koroziju i veliki stres, te nije primjenjiv u ekstremnim radnim uvjetima.

 

(II) Anodizacija: Precizni scenariji

Anodizacija je elektrohemijski proces. Titanijumski otkovci se tretiraju elektrolitom sumporne kiseline pod naponom od 20-60V da bi se formirao oksidni film od 10-30μm. Njegova otpornost na koroziju je više od 50% veća od otpornosti na hemijsku pasivizaciju. Boja filma je podesiva, kombinujući funkcionalna i dekorativna svojstva, a njena porozna struktura može optimizirati biokompatibilnost. Pogodan je za medicinske ortopedske implantate i precizne elektronske komponente od titanijuma.

 

Nedostatak je što je film lomljiv, ne može izdržati jake udare i treba ga oprezno koristiti u uslovima visokog-habanja i visokog{1}}zamora.

 

(III) Mikrolučna oksidacija: Ekstremni radni uslovi

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 stepeni), visoka tvrdoća i otpornost na habanje. To je rešenje za zaštitu jezgra za komponente od titanijuma u ekstremnim radnim uslovima, pogodno za ključne komponente vazduhoplovnih motora i brodskog inženjerstva.

 

Nedostaci su povećana hrapavost površine i visoka cijena, što ograničava njegovu primjenu samo na{0}}najkvalitetnije scenarije.

 

(IV) Puštanje brizganjem: komponente pod visokim naprezanjem zamora

Sačmarenje je proces fizičke modifikacije. Brzi{1}}projektili udaraju u titanijumske otkovke kako bi formirali sloj tlačnog naprezanja od 0,1-0,3 mm sa stopom pokrivenosti većom ili jednakom 200%. Može spriječiti nastanak pukotina od zamora, poboljšati otpornost na zamor za više od 30% i produžiti vijek trajanja komponenti pod visokim naprezanjem, posebno dizajniran za ključne dijelove izložene naizmjeničnim opterećenjima.

 

Napomena: hrapavost površine se malo povećava, a naknadno poliranje je potrebno za ultra{0}}visoke-komponente.

 

(V) Fizičko taloženje pare (PVD): Precizna tehnologija premaza

PVD je tehnologija vakuumskog premaza sa ultra-tvrdim premazom. Smanjuje trenje i habanje bez oštećenja performansi podloge, a njegovi parametri su podesivi kako bi podržali prilagođavanje. Pogodan je za komponente visokog{3}}habanja kao što su titanijumski zupčanici i ležajevi.

 

Ograničenja: Premaz je tanak i ne može izdržati udarce, a cijena pripreme je visoka.

 

(VI) Elektropoliranje: Biomedicinsko polje

Elektropoliranje koristi elektrolit na bazi fosforne kiseline- za elektrohemijsko izravnavanje i pročišćavanje, što rezultira površinom od titana sa Ra manjim ili jednakim 0,1 μm. On eliminiše defekte mikropukotina i nudi odličnu biokompatibilnost, uglavnom se koristi za medicinske implantate, a također se može primijeniti na scenarije visoke -čistoće kao što su poluvodiči.

 

Nedostaci: Velika potrošnja energije, niska efikasnost, stroga kontrola parametara i nemogućnost obavljanja serijske konvencionalne obrade.

 

 

Odabir procesa površinske obrade za otkovke od titanijuma treba da prati principe "prilagođavanja radnih uslova, prioriteta performansi i kontrole troškova," uzimajući u obzir svojstva materijala, okruženje usluživanja, funkcionalne zahteve i ekonomsku efikasnost sveobuhvatno.

• Za lopatice kompresora aero-motora koji zahtijevaju otpornost na temperaturu i otpornost na zamor od korozije, usvojen je kompozitni proces "mikrolučna oksidacija + pjenačenje".
• Za lopatice za miješanje hemijskih reaktora koji zahtijevaju otpornost na jaku koroziju, odabrana je jeftina-kombinacija protiv korozije "hemijska pasivacija + PTFE premaz".
• Za medicinske umjetne zglobove kojima je potrebna i biokompatibilnost i otpornost na habanje, koristi se "elektropoliranje + eloksiranje" kako bi se osigurala čistoća i osteointegracija.
• Za stabljike ventila brodskih inženjerskih ventila koji zahtijevaju otpornost na koroziju i eroziju morske vode, glavno rješenje je mikrolučna oksidacija + žrtvovana anodna zaštita.

 

Svojstva materijala također utiču na odabir procesa:

Komercijalni čisti titanijum (Gr1/Gr2) je pogodan za konvencionalna korozivna okruženja, sa hemijskom pasivizacijom kao poželjnom opcijom.

Gr5 (Ti-6Al-4V) služi na visokim temperaturama zahtijeva termičke barijere premaza.

Titanijumske legure -tipa moraju izbjegavati procese koji uključuju vodonik-medije koje sadrže vodonik kako bi spriječile krtost vodonika.

 

Ruihang, kao profesionalni proizvođač titanijuma i proizvoda od legura titanijuma, isporučuje visoko{0}}kvalitetne otkovke od titanijuma i legura titanijuma, ploče, šipke, cevi, žice, sekcije itd. Za detalje, kontaktirajte nas putem e-pošte:Sam.Rui@bjrh-titanium.com