Технология за повърхностна обработка на титанови изковки

Титанови изковкислужат в тежки среди в аерокосмическите двигатели, химическите и медицинските области, изискващи изключително високо качество на повърхността. Повърхностните дефекти на заготовките са склонни да причинят повреда. Научната повърхностна обработка може да укрепи и модифицира повърхността, да подобри качеството и да удължи експлоатационния живот и да осигури безопасност при екстремни условия на работа.

 

 

Отнася се до модифициране на химическия състав, организационната структура или морфологичните характеристики на повърхността на материала чрез физични, химични, електрохимични или други методи. Той може да постигне функционални цели като повишена устойчивост на корозия, подобрена устойчивост на износване и оптимизирана биосъвместимост.

 

 

 

(I) Химическа пасивация: ниска цена

Химическата пасивация включва потапяне на титаниеви изковки в химически разтвор за образуване на плътен TiO₂ пасивиращ филм, който изолира корозията. Индустриалният масов процес използва 20-30% азотна киселина за потапяне за 30 минути, образувайки 5-15nm филм. Той може да се похвали с предимствата на простота, ниска цена и висока ефективност, с минимално въздействие върху размерите. Подходящ за партидна защита на титанови изковки при конвенционални работни условия, той се използва широко в химически фланци и обикновени енергийни компоненти.

 

Въпреки това, филмът е относително тънък, неспособен да издържи на силна корозия и голямо напрежение и не е приложим при екстремни условия на работа.

 

(II) Анодиране: Прецизни сценарии

Анодирането е електрохимичен процес. Титановите изковки се обработват с електролит от сярна киселина под 20-60V напрежение, за да се образува 10-30μm оксиден филм. Неговата устойчивост на корозия е повече от 50% по-висока от тази на химическо пасивиране. Цветът на филма е регулируем, съчетавайки функционални и декоративни свойства, а порестата му структура може да оптимизира биосъвместимостта. Подходящ е за медицински ортопедични импланти и прецизни електронни титаниеви компоненти.

 

Недостатъкът е, че филмът е крехък, не може да издържи на силни удари и трябва да се използва с повишено внимание при условия на работа с високо-износване и висока-умора.

 

(III) Микродъгово оксидиране: екстремни работни условия

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 градуса), висока твърдост и устойчивост на износване. Това е основното решение за защита на титаниеви компоненти при екстремни работни условия, подходящо за ключови компоненти на аерокосмически двигатели и морско инженерство.

 

Недостатъците са увеличената грапавост на повърхността и високата цена, което ограничава приложението му само до сценарии от висок{0}}център.

 

(IV) Дробно уплътняване: Компоненти, подложени на високо натоварване от умора

Дробното пробиване е процес на физическа модификация. Високо{1}}скоростните снаряди удрят титанови изковки, за да образуват 0,1-0,3 mm напрегнат слой на натиск със степен на покритие По-голяма или равна на 200%. Той може да попречи на пукнатините от умора, да подобри устойчивостта на умора с повече от 30% и да удължи експлоатационния живот на компоненти под голямо напрежение, специално проектиран за ключови части, подложени на променливи натоварвания.

 

Забележка: Грапавостта на повърхността леко се увеличава и е необходимо последващо полиране за компоненти с ултра-висока-прецизност.

 

(V) Физическо отлагане на пари (PVD): Технология за прецизно покритие

PVD е технология за вакуумно покритие с ултра{0}}твърдо покритие. Той намалява триенето и износването, без да уврежда производителността на субстрата, а параметрите му са регулируеми, за да поддържат персонализиране. Подходящо е за високо-износващи се компоненти като титаниеви зъбни колела и лагери.

 

Ограничения: Покритието е тънко и не може да издържи на удари, а разходите за подготовка са високи.

 

(VI) Електрополиране: биомедицинска област

Електрополирането използва електролит на базата на-фосфорна киселина за електрохимично изравняване и пречистване, което води до титаниева повърхност с Ra по-малко или равно на 0,1 μm. Той елиминира дефектите на микропукнатините и предлага отлична биосъвместимост, използва се главно за медицински импланти и също така е приложим за сценарии с висока-чистота, като например полупроводници.

 

Недостатъци: Висока консумация на енергия, ниска ефективност, строг контрол на параметрите и невъзможност за извършване на групова конвенционална обработка.

 

 

Изборът на процеси за повърхностна обработка на титанови изковки трябва да следва принципите на "адаптиране на работните условия, приоритет на производителността и контрол на разходите", като се вземат предвид свойствата на материала, работната среда, функционалните изисквания и икономическата ефективност изчерпателно.

• За компресорни лопатки на ави-двигатели, изискващи температурна устойчивост и устойчивост на умора от корозия, се приема комбинираният процес на „микродъгово оксидиране + дробеструйно уплътняване“.
• За бъркалки на химически реактори, изискващи устойчивост на силна корозия, е избрана-разходната анти{1}}корозионна комбинация от „химическа пасивация + PTFE покритие“.
• За медицински изкуствени стави, които се нуждаят както от биосъвместимост, така и от устойчивост на износване, се използва "електрополиране + анодиране", за да се осигури чистота и остеоинтеграция.
• За стебла на клапани на морски инженерни вентили, изискващи устойчивост на корозия и ерозия в морската вода, основното решение е микродъгово оксидиране + защита от жертвен анод.

 

Свойствата на материала също влияят върху избора на процес:

Търговският чист титан (Gr1/Gr2) е подходящ за конвенционални корозивни среди, с химическа пасивация като предпочитан вариант.

Gr5 (Ti-6Al-4V) служи при високи температури, изисква термични бариерни покрития.

-титанови сплави от тип трябва да избягват процеси, включващи водород-съдържаща среда, за да се предотврати водородна крехкост.

 

Ruihang, като професионален производител на продукти от титан и титанови сплави, доставя високо{0}}качествени изковки от титан и титанови сплави, плочи, пръти, тръби, жици, профили и др. За подробности, моля, свържете се с нас по имейл:Sam.Rui@bjrh-titanium.com