Titanium heeft, als universeel metaal-, ongeëvenaarde toepassingen voor zijn gelegeerde staven en draden. De tekortkomingen van de originele titaniummaterialen, zoals een lage oppervlaktehardheid en onvoldoende slijtvastheid, kunnen echter leiden tot slijtage van componenten onder omstandigheden met hoge wrijving, waardoor de levensduur aanzienlijk wordt verkort en de verdere uitbreiding van de toepassingsscenario's wordt beperkt. Om aan te pakken hoe de slijtvastheid van titanium staven en draden kan worden verbeterd, heeft de industrie meerdere volwassen oppervlaktebehandelingstechnologieën ontwikkeld.
Traditioneel vakmanschap: volwassen en stabiele oplossing tegen-slijtage
Natte coatingmethode
De natte coatingmethode is momenteel het meest gebruikte oppervlakslijt{0}}behandelingsproces voor titaniummaterialen, waarbij chroom (Cr) en nikkel-fosfor (Ni-P) coatings typische voorbeelden zijn. Vanwege de hoge activiteit van de oxidefilm op het titaniumoppervlak heeft direct gecoat chroom een slechte hechting en is het gevoelig voor afbladderen. Daarom bestaat het industriestandaardproces uit twee- stappen: eerst wordt een laag nikkel (Ni) afgezet op het oppervlak van de titanium staaf of draadsubstraat als overgangslaag om de hechting van de coating te verbeteren, en vervolgens wordt chroom (Cr) afgezet op het oppervlak van de nikkellaag als de slijtvaste- oppervlaktelaag.
Dit proces maakt gebruik van elektrolyse voor de afzetting, met een snelle filmvormingssnelheid en een regelbare laagdikte, en de dikte van de gewone slijtvaste-coating kan enkele micrometers bereiken. Ook de decoratieve coatinglaagdikte van slechts 1 μm kan dit effect bereiken. De coating heeft een hoge hardheid en een lage wrijvingscoëfficiënt, waardoor het een uiterst kosteneffectieve-effectieve, slijtvaste- oppervlaktebehandelingsmethode is.
Thermische diffusiemethode
Oorspronkelijk veel gebruikt in warmtediffusieprocessen zoals carboneren, nitreren en boroniseren voor het harden van staalmaterialen, kan het na aanpassing en optimalisatie ook worden toegepast op de slijtvaste -oppervlaktebehandeling van titaniummaterialen. Het kernprincipe is om elementen zoals koolstof, stikstof en boor bij hoge temperaturen in het oppervlakterooster van titaniumstaven en -draden te laten diffunderen, waardoor een titaniumverbindingslaag met hoge -hardheid wordt bereikt, waardoor oppervlakteharding wordt bereikt.
De hardheid van de oppervlaktelaag van het behandelde titaniummateriaal kan meerdere keren worden verhoogd en de geharde laag wordt metallurgisch gebonden aan het basismateriaal, zonder het risico van loslaten van de coating. De slijtvastheid is duurzaam en stabiel, en is geschikt voor gebruik in structurele componenten die onderhevig zijn aan langdurige wrijving en slijtage.
Lassen methode
Bij de lasmethode wordt gebruik gemaakt van de plasma-overdrachtsboog als warmtebron om het slijtvaste legeringsmateriaal met hoge{0}}hardheid- te smelten en dit vervolgens op het oppervlak van de te versterken titaniumstaven of -draden te lassen, waardoor een metallurgisch gebonden, slijtvaste- gemodificeerde laag wordt gevormd. Het behandelde oppervlak van het titaniummateriaal heeft een uitstekende slijtvastheid en tijdens het behandelingsproces wordt alleen het lokale lasgebied verwarmd, zonder dat het hele werkstuk in een omgeving met hoge -temperaturen hoeft te worden geplaatst, wat effectief de afname van de mechanische eigenschappen kan voorkomen die wordt veroorzaakt door de algehele verwarming van het titaniumsubstraat.
De oppervlakteruwheid na dit proces is echter relatief hoog en vereist secundaire verwerking en polijsten. Het is alleen geschikt voor de verwerking van titaniumstaven met grotere diameters en hogere diktes, en is voorlopig niet geschikt voor titaniumdraden met een fijne- diameter.
Geavanceerde technologie: een nieuwe optie voor het verbeteren van hoogwaardige-toepassingen
De afgelopen jaren zijn oppervlakteversterkingstechnologieën in gas-fase-depositie, zoals Chemical Vapour Deposition (CVD), Physical Vapour Deposition (PVD) en Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PCVD), geleidelijk toegepast in- high-end velden.
Deze processen kunnen superharde coatings zoals titaniumnitride en diamant{0}}achtige koolstof afzetten op de oppervlakken van titaniumstaven en -draden. De dikte is uniform en controleerbaar en de coating heeft een sterke hechting. Ze kunnen niet alleen de slijtvastheid aanzienlijk verbeteren, maar ze kunnen ook de coatingsamenstelling naar wens aanpassen, rekening houdend met composieteigenschappen zoals corrosieweerstand en wrijvingsreductie, en de verwerkingstemperatuur is laag, zonder de mechanische eigenschappen van het titaniumsubstraat te beïnvloeden. Ze zijn bijzonder geschikt voor hoge-precieze, kleine- titaniumdraden en precisie-titaniumstaven, en kunnen voldoen aan de strenge eisen van- high-end-gebieden zoals de lucht- en ruimtevaart en de medische sector.
Met de voortdurende uitbreiding van de toepassingsscenario's van titaniummaterialen is de slijtvaste oppervlaktebehandelingstechnologie- ook voortdurend geüpgraded en verbeterd. Hiermee wordt niet alleen het prestatiepotentieel van titaniumstaven en -draden verder onderzocht, maar wordt ook technische ondersteuning geboden voor de toepassing van titaniumlegeringen in veeleisendere werkomstandigheden, waardoor het een belangrijke ondersteunende technologische richting wordt voor de ontwikkeling van de titaniumindustrie.