Hoewel titaniumlegeringen een hoge sterkte en uitstekende corrosieweerstand hebben, is hun slechte slijtvastheid het belangrijkste nadeel voor hun toepassing in de techniek. Momenteel zijn de volwassen oppervlaktebehandelingstechnologieën op industrieel gebied voornamelijk de volgende typen, elk met zijn eigen voor- en nadelen.
Natte coatingmethode
De coating bestaat voornamelijk uit Cr- en Ni-P-legeringen. Optitanium stavenen draden, vanwege de dichte passivatiefilm op het titaniumoppervlak, heeft direct verchromen een slechte hechting. In de industrie is het gebruikelijk om eerst chemisch Ni af te zetten of een Ni-laag vooraf af te zetten op het titaniumsubstraat, en vervolgens chroom galvanisch af te zetten. De elektrolytische methode vormt de film snel, met een laagdikte van enkele micrometers, en de decoratieve coating is slechts ongeveer 1 μm, wat kan voldoen aan de algemene slijtvastheid en decoratieve eisen. Het is momenteel een van de meest kosteneffectieve methoden voor oppervlaktebehandeling. Er zijn echter tekortkomingen. De coating wordt mechanisch aan het substraat gebonden. Het is gevoelig voor loslaten bij schokken en zware belasting. Bovendien omvat het galvaniseerproces chroom-bevattende afvalwaterzuivering, wat een aanzienlijke druk op het milieu met zich meebrengt.
Thermische diffusiemethode
Op basis van de volwassen carboneer-, nitrerings- en boronisatieprocessen van staalmaterialen worden de interstitiële atomen bij hoge temperaturen in het inwendige van de titaniummatrix gediffundeerd om een geharde laag te vormen. Met deze methode kunnen diffusielagen worden verkregen met een dikte van enkele tientallen tot enkele honderden micrometers, met een zachte hardheidsgradiënt en een sterke binding met het basismateriaal, waardoor het geschikt is voor toepassingen die worden blootgesteld aan contactspanning. De verwerkingstemperatuur ligt echter meestal boven de 800 graden en de structuur van de titaniumlegering is gevoelig voor verruwing. Daaropvolgende warmtebehandeling is vereist voor regeling en het procesvenster is smal. Bovendien absorbeert titanium bij hoge temperaturen zuurstof en waterstof, en een strikte controle van de beschermende atmosfeer is noodzakelijk om deze problemen aan te pakken.
Lassen methode
De coating van een harde legering of intermetallische verbinding wordt op het titaniumoppervlak gelast met behulp van de plasma-overdrachtboog (PTA). De verdunningssnelheid is controleerbaar, de hechtsterkte is hoog en de slijtvastheid is uitstekend. Het belangrijkste voordeel is dat lokale behandeling mogelijk is zonder dat het gehele basismateriaal wordt verwarmd, waardoor de verslechtering van de mechanische eigenschappen bij werkstukken van grote- afmetingen wordt vermeden. Het nadeel is dat het oppervlak van de laslaag ruw is en dat secundaire bewerking nodig is om maatnauwkeurigheid te bereiken. Het wordt ook beperkt door de bereikbaarheid van het PTA-laspistool en wordt voornamelijk gebruikt voor grote vlakke platen, assen en andere reguliere werkstukken. Het is moeilijk om complexe-vormdelen te hanteren.
Dampdepositiemethode (CVD/PVD/PCVD)
Fysische dampdepositie (PVD), chemische dampdepositie (CVD) en plasma-verbeterde chemische dampdepositie (PCVD) zijn een groep technologieën die zich de afgelopen jaren snel hebben ontwikkeld. Ze kunnen worden gebruikt om harde coatings zoals TiN, TiAlN en DLC op het oppervlak van titanium aan te brengen, met een dikte die doorgaans varieert van 2 tot 10 μm. De hardheid kan 2000 tot 4000 HV bereiken en de wrijvingscoëfficiënt wordt aanzienlijk verminderd. Ze worden vaak toegepasttitanium doelmaterialen. Vergeleken met natte coating is de hechting van coatings in gas-fase-afzetting beter (vooral met behulp van voorspanning) en neemt de procestemperatuur geleidelijk af. - PVD kan onder de 400 graden worden geregeld, wat weinig invloed heeft op de microstructuur van het substraat van de titaniumlegering en geschikt is voor de uiteindelijke verwerking van precisieonderdelen.
When comparing the three types of coatings, CVD coatings are dense and have good over-coating performance, but they require high temperatures (>800 graden) en zijn gevoelig voor het genereren van schadelijke bijproducten; PVD-coatings hebben lage spanningen en een gematigde temperatuur, maar hun prestaties over de coating zijn slecht, en het is moeilijk om de complexe binnenoppervlakken van de gaten gelijkmatig te bedekken; PCVD combineert plasma-activatie en chemische dampafzetting en kan coatings afzetten met een betere hechtsterkte dan PVD bij 500-600 graden, en heeft betere overcoatingsprestaties dan PVD. Het is momenteel de leidende richting voor oppervlakteversterking van titaniumlegeringen, en de investeringen in apparatuur en procescontrole zijn ook de hoogste van de drie.
Technische selectiesuggesties:
Voor onderdelen met kostenprioriteit en een losse maatnauwkeurigheid kan natverchromen of chemische Ni-P-plating prioriteit krijgen.
Voor zware-belasting en hoge contactspanning wordt de thermische diffusiemethode of hardoplasmethode aanbevolen om een dikke diffusielaag te verkrijgen.
Voor precisieonderdelen met strikte maattoleranties en een lage gebruikstemperatuur is PVD/TiN-coating een volwassen oplossing.
Voor hoogwaardige-toepassingen waarbij rekening wordt gehouden met adhesie, adhesie-eigenschappen en controle van de microstructuur (zoals componenten voor vliegtuigmotoren), heeft PCVD-technologie het grootste potentieel.
Baoji Yibaite nieuwe materialen Technology Co., Ltd.
de beste fabrikant en leverancier voor de titaniumproducten