Bár a titánötvözetek nagy szilárdsággal és kiváló korrózióállósággal rendelkeznek, gyenge kopásállóságuk a fő hátránya a mérnöki alkalmazásuknak. Jelenleg az ipari területen kiforrott felületkezelési technológiák főként a következő típusok, mindegyiknek megvannak a maga előnyei és hátrányai.
Nedves bevonási módszer
A bevonat főként Cr és Ni{0}}P ötvözetekből áll. Ontitán rudakés huzalok, a sűrű titán felületű passzivációs film miatt a közvetlen krómozás gyenge tapadású. Az iparban elterjedt, hogy először vegyi úton Ni-réteget vagy elő-nikkel réteget visznek fel a titánhordozóra, majd galvanizálják a krómot. Az elektrolitikus módszerrel gyorsan, több mikrométeres bevonatvastagsággal alakítják ki a fóliát, a dekoratív bevonat pedig mindössze 1 μm körüli, ami megfelel az általános kopásállósági és dekorációs követelményeknek. Jelenleg ez az egyik legköltséghatékonyabb-felületkezelési módszer. Itt azonban vannak hiányosságok. A bevonat mechanikusan van az aljzathoz kötve. Ütés és erős terhelés hatására hajlamos a hámlásra. Ezenkívül a galvanizálási folyamat króm{10}}tartalmú szennyvízkezelést is magában foglal, ami jelentős környezeti terhelést jelent.
Termikus diffúziós módszer
Az acélanyagok érett karburálási, nitridálási és bórozási folyamataira építve az intersticiális atomok magas hőmérsékleten a titán mátrix belsejébe diffundálnak, és kemény réteget képeznek. Ezzel a módszerrel több tíz és több száz mikrométer vastagságú diffúziós rétegek állíthatók elő, enyhe keménységi gradienssel és erős kötéssel az alapanyaghoz, így alkalmassá válik az érintkezési feszültségnek kitett alkalmazásokhoz. A feldolgozási hőmérséklet azonban általában 800 fok felett van, és a titánötvözet szerkezete hajlamos a durvulásra. A szabályozáshoz utólagos hőkezelés szükséges, a folyamatablak szűk. Ezen túlmenően, magas hőmérsékleten a titán oxigént és hidrogént nyel el, és ezeknek a problémáknak a megoldásához szigorú védőatmoszféra-szabályozás szükséges.
Hegesztési módszer
A keményötvözet vagy intermetallikus vegyület bevonatot a plazma transzfer ív (PTA) segítségével a titán felületre hegesztik. A hígítási sebesség szabályozható, a kötési szilárdság magas, a kopásállóság kiváló. Fő előnye, hogy lehetővé teszi a helyi kezelést anélkül, hogy a teljes alapanyagot felmelegítené, így elkerülhető a mechanikai tulajdonságok romlása a nagy-méretű munkadaraboknál. Hátránya, hogy a hegesztési réteg felülete érdes, a méretpontosság eléréséhez másodlagos megmunkálás szükséges. A PTA hegesztőpisztoly elérhetősége is korlátozza, és főleg nagy lapos lemezekhez, tengelyekhez és más szokásos munkadarabokhoz használják. Nehéz kezelni az összetett -formájú alkatrészeket.
Gőzleválasztási módszer (CVD/PVD/PCVD)
A fizikai gőzfázisú leválasztás (PVD), a kémiai gőzleválasztás (CVD) és a plazma-javított kémiai gőzleválasztás (PCVD) az elmúlt években gyorsan fejlődő technológiák csoportja. Használhatók kemény bevonatok készítésére, például TiN, TiAlN és DLC titán felületére, vastagságuk jellemzően 2 és 10 μm között van. A keménység elérheti a 2000-4000 HV-ot, és a súrlódási együttható jelentősen csökken. Általában alkalmazzák őkettitán célanyagok. A nedves bevonattal összehasonlítva a gáz-fázisos leválasztású bevonatok tapadása jobb (különösen előfeszítő feszültség segítségével), és a folyamat hőmérséklete fokozatosan csökken - A PVD 400 fok alá szabályozható, kis mértékben befolyásolja a titánötvözet hordozó mikroszerkezetét, és alkalmas a precíziós alkatrészek végső feldolgozására.
When comparing the three types of coatings, CVD coatings are dense and have good over-coating performance, but they require high temperatures (>800 fok), és hajlamosak káros melléktermékek-termelésére; A PVD-bevonatok alacsony igénybevétellel és mérsékelt hőmérséklettel rendelkeznek, de a túlzott bevonat-teljesítményük gyenge, és nehéz egyenletesen lefedni a bonyolult belső lyukfelületeket; A PCVD egyesíti a plazmaaktiválást és a kémiai gőzleválasztást, és 500-600 fokon a PVD-nél jobb tapadási szilárdságú bevonatokat tud lerakni, és jobb a bevonatolási teljesítménye, mint a PVD-nél. Jelenleg ez a vezető irány a titánötvözetek felületerősítésében, és a berendezés-beruházás és a folyamatirányítás nehézsége is a legmagasabb a három közül.
Technikai kiválasztási javaslatok:
Költségprioritású és laza méretpontosságú alkatrészek esetében a nedves krómozás vagy a Ni{0}}P vegyszeres bevonat adható előnyben.
Erős-terhelés és nagy érintkezési feszültség esetén a hődiffúziós módszer vagy a keményrétegezési módszer ajánlott vastag diffúziós réteg eléréséhez.
A szigorú mérettűréssel és alacsony üzemi hőmérséklettel rendelkező precíziós alkatrészek esetében a PVD/TiN bevonat kiforrott megoldás.
A tapadást, adhéziós tulajdonságokat és mikroszerkezet-szabályozást figyelembe vevő csúcskategóriás{0}}alkalmazások (például repülőgép-hajtóművek komponensei) esetében a PCVD-technológiában rejlik a legnagyobb lehetőség.
Baoji Yibaite New Materials Technology Co., Ltd.
a titán termékek legjobb gyártója és szállítója