טיפול משטח בר טיטניום: עמידות בפני קורוזיה ובלאי

מוטות טיטניום נמצאים בשימוש נרחב ברכיבים מבניים, חלקי תמסורת, התקני שתלים ותחומים אחרים. עם זאת, קשיות פני השטח הנמוכה שלהם ועמידותם הלקויה בפני שחיקה, יחד עם הרגישות להתפרצות ולקורוזיה בסביבות קשות. טיפול פני השטח יכול לשפר את עמידותם בפני קורוזיה ובלאי, ולאפשר התאמה אישית של ביצועים.

 

 

 

1.1 טיפול מכני

זה משנה את פני השטח של חטיפי טיטניום באמצעות השפעות פיזיקליות, ללא ריאגנטים כימיים, תהליכים פשוטים ועלויות נמוכות.

ליטוש מכני יכול להשיג גימור במראה עם חספוס פני השטח Ra ＜ 0.01 מיקרומטר דרך השחזה שלב-אחר-שלב.

התזת חול מסירה שכבות תחמוצת ומזהמים באמצעות ההשפעה של חלקיקי חול- במהירות גבוהה, ויוצרת משטח מחוספס עם Ra 2-5 מיקרומטר כדי לשפר את חוזק ההדבקה.

 

1.2 טיפול כימי

הוא מסדיר את מצב פני השטח, מסיר זיהומים ומייעל את השטיחות באמצעות התגובה בין ריאגנטים כימיים למשטח סרגל הטיטניום, ומניח בסיס לחיזוק הבא.

ליטוש כימי משתמש בתמיסות חומצה חלשה או אלקליין כדי לשפר את גימור פני השטח ודורש איטום סילאן.

טיהור כבישה מאמץ תמיסה מעורבת של חומצה הידרופלואורית-להסרת קשקשי תחמוצת וזיהומים.

חמצון אטמוספרי יכול לעבות את סרט התחמוצת בטמפרטורות גבוהות כדי לשפר את עמידות בפני קורוזיה.

 

 

2.1 טיפול אלקטרוכימי

הוא יוצר סרט תחמוצת צפוף על משטח סרגל הטיטניום באמצעות אלקטרוליזה, שיש לו גם עמידות בפני קורוזיה וגם בפני שחיקה עם תהליכים ניתנים לשליטה.

אנודיזציה מפעילה מתח של 10-200 וולט באלקטרוליט חומצה גופרתית כדי להכין סרט TiO₂ בעובי של 1-30 מיקרומטר, מה שמשפר את עמידות הבלאי, עמידות בפני קורוזיה ותאימות ביולוגית; התאמת פרמטרים של תהליך יכולה להכין מערכי ננו-צינורות TiO₂ נקבוביים לשדות פוטו-קטליזה ושדות חיישנים.

חמצון מיקרו-קשת, טכנולוגיית אנודיזציה משודרגת, מפעילה מתח גבוה של 300-600 V כדי ליצור שכבת תחמוצת קרמית-עם קשיות של HV 1500+ ועמידות בטמפרטורה גבוהה מעל 800 מעלות, כמו גם ביצועי בידוד טובים.

 

2.2 שינוי טיפול בחום

הוא יוצר שכבת סגסוגת קשיחה על משטח סרגל הטיטניום באמצעות-טמפרטורות גבוהות או דיפוזיה של אלמנט פלזמה, שיפור קשיות, עמידות בפני שחיקה ועמידות בפני קורוזיה.

Nitriding היא הטכנולוגיה הנפוצה ביותר, שיכולה ליצור שכבת TiN/Ti₂N בעובי של 5–20 מיקרומטר וקשיות של HV 2000, המפחיתה את מקדם החיכוך ב-60%, והיא משמשת בעיקר עבור חלקי העברה-בעומס גבוה; ניטרואוקסידציה בפלזמה יוצרת שכבה מרוכבת עם ביצועים טובים יותר ועיוות קטן.

קרבוריזציה יוצרת שכבת TiC בעובי של 2-10 מיקרומטר ועמידות בטמפרטורה גבוהה עד 800 מעלות; לבוריד יש קשיות גבוהה אך תהליכים מורכבים.

 

2.3 טכנולוגיות ציפוי ומרוכבים

זה יכול להכין ציפויים פונקציונליים על משטח מוט טיטניום כדי להתאים אישית את עמידות בפני קורוזיה ובלאי, שהוא אמצעי חשוב לחיזוק פני השטח של מוטות טיטניום.

ציפוי סיכה ואנטי-דביק משמשים להפחתת החיכוך: ציפוי תחליב גרפיט יוצרים סרט סיכה בגודל 1-5 מיקרומטר, העמיד בפני חמצון ומפחית את אובדן העיבוד ביותר מ-30%; ציפויי פלואורפוספט הם בעלי מקדם חיכוך נמוך עד 0.1.

ציפויים פונקציונליים-מתקדמים: ציפויים ביו-קרמיים (HA) משמשים עבור שתלים אורטופדיים כדי לקדם אינטגרציה אוסאואינטגרציה; לציפויים DLC יש קשיות של HV 3000-5000 ומקדם חיכוך של 0.05; ציפויים מתכת יקרים הם בעלי עמידות טובה בפני קורוזיה אך הם נוטים להתפרקות ועלותם גבוהה; ננו-מצופה ניקל וכסף יכולים לשפר את עמידות הבלאי וביצועים נגד-התקפים, ולפתור את בעיית ה"התקפים" של להבי תעופה וחלל.

 

 

3.1 טיפול משטח בלייזר

הוא משנה את משטח סרגל הטיטניום עם לייזר באנרגיה גבוהה-, הכולל מהירות גבוהה, דיוק גבוה והשפעה מועטה על המטריצה, ויכול במקביל לשפר את עמידות בפני שחיקה וקורוזיה.

חיפוי לייזר משתמש באבקת טיטניום Gr5 להכנת שכבת סגסוגת של 0.5-2 מ"מ, משפרת את עמידות הבלאי פי 5, מתאימה לתנאי עבודה כבדים-.

סגסוגת משטח לייזר יכולה לחדור חנקן ופחמן ליצירת שכבת שיפוע עם HV 1000-2000.

עיבוד טיטניום בצבע לייזר בשילוב עם אנודיזציה לוקח בחשבון הגנה וקישוט.

 

3.2 טכנולוגיית השתלת יונים

הוא מחדיר חנקן, חמצן, פחמן ויונים אחרים למשטח סרגל הטיטניום בעומק של 0.1-1 מיקרומטר, מה שיכול להגדיל את הקשיות פי 3 ולהפחית את צפיפות זרם הקורוזיה בשני סדרי גודל. טכנולוגיה זו אינה משנה את ביצועי המטריצה ​​ומשיגה חיזוק ננומטרי.

השתלת יוני מתכת יקרים יכולה להשיג עמידות טובה יותר בפני קורוזיה, אך היא גבוהה בעלות ועדיין במחקר.

 

3.3 טכנולוגיית שינוי מורכב

טיפול משטח בודד קשה לעמוד בתנאי עבודה מורכבים, והשילוב של מספר טכנולוגיות הפך למיינסטרים. השילוב של אנודיזציה וריזור מגנטרון יכול להכין ציפויים אנטי-בקטריאליים TiO₂/Ag בשיעור אנטיבקטריאלי של ＞99%, המתאימים למכשירים רפואיים ושתלים; השילוב של ניטרואוקסידציה בפלזמה וחיפוי לייזר לוקח בחשבון עמידות בפני קורוזיה ועמידות בפני שחיקה-כבדה.

 

 

מתמחה בייצור סורגים עגולים טיטניום, אנו מברכים על פניותיך בכתובת:Sam.Rui@bjrh-titanium.com