Hvad er overfladeslid--resistente behandlingsteknologier til titaniumlegeringer?

Vådbelægningsmetode

Belægningen består hovedsageligt af Cr- og Ni-P-legeringer. Påtitanium stængerog ledninger, på grund af den tætte titaniumoverfladepassiveringsfilm, har direkte forkromning dårlig vedhæftning. I industrien er det almindeligt først at afsætte Ni kemisk eller for-afsætte et Ni-lag på titansubstratet og derefter galvanisere chrom. Den elektrolytiske metode danner filmen hurtigt med en belægningstykkelse på flere mikrometer, og den dekorative belægning er kun omkring 1 μm, hvilket kan opfylde generel slidstyrke og dekorative krav. Det er en af ​​de mest omkostningseffektive-overfladebehandlingsmetoder i øjeblikket. Her er dog mangler. Belægningen er mekanisk bundet til underlaget. Det er tilbøjeligt til at skrælle under stød og tunge belastninger. Desuden involverer galvaniseringsprocessen chromholdig-spildevandsrensning, hvilket medfører et betydeligt miljømæssigt pres.

Termisk diffusionsmetode

Ved at trække på de modne karburerings-, nitrerings- og boriseringsprocesser af stålmaterialer diffunderes de interstitielle atomer ind i det indre af titaniummatrixen ved høje temperaturer for at danne et hærdet lag. Denne metode kan opnå diffusionslag, der spænder fra flere tiere til flere hundrede mikrometer i tykkelse, med en blid hårdhedsgradient og stærk binding med basismaterialet, hvilket gør den velegnet til applikationer udsat for kontaktbelastning. Imidlertid er forarbejdningstemperaturen normalt over 800 grader, og titanlegeringsstrukturen er tilbøjelig til at blive groft. Efterfølgende varmebehandling er nødvendig for regulering, og procesvinduet er smalt. Desuden absorberer titanium ilt og brint ved høje temperaturer, og streng beskyttelse af atmosfæren er nødvendig for at løse disse problemer.

Svejsemetode

Den hårde legering eller intermetalliske sammensatte belægning svejses på titanium overfladen ved hjælp af plasma transfer arc (PTA). Fortyndingshastigheden er kontrollerbar, bindingsstyrken er høj, og slidstyrken er fremragende. Den største fordel er, at det giver mulighed for lokal behandling, uden at hele grundmaterialet opvarmes, og dermed undgås forringelse af de mekaniske egenskaber i store-emner. Ulempen er, at overfladen af ​​svejselaget er ru, og sekundær bearbejdning er påkrævet for at opnå dimensionsnøjagtighed. Den er også begrænset af tilgængeligheden af ​​PTA-svejsepistolen og bruges hovedsageligt til store flade plader, aksler og andre almindelige emner. Det er svært at håndtere komplekse-formede dele.

Dampaflejringsmetode (CVD/PVD/PCVD)

Fysisk dampaflejring (PVD), kemisk dampaflejring (CVD) og plasma-forbedret kemisk dampaflejring (PCVD) er en gruppe teknologier, der har udviklet sig hurtigt i de seneste år. De kan bruges til at fremstille hårde belægninger såsom TiN, TiAlN og DLC ​​på overfladen af ​​titanium, med en tykkelse typisk fra 2 til 10 μm. Hårdheden kan nå 2000 til 4000 HV, og friktionskoefficienten reduceres betydeligt. De anvendes almindeligvis tiltitanium målmaterialer. Sammenlignet med våd belægning er vedhæftningen af ​​gas-fasebelægningsbelægninger bedre (især ved hjælp af forspænding), og procestemperaturen falder gradvist - PVD kan kontrolleres til under 400 grader, hvilket har ringe indvirkning på mikrostrukturen af ​​titanlegeringssubstratet og egnet til den endelige behandling af præcisionsdele.

When comparing the three types of coatings, CVD coatings are dense and have good over-coating performance, but they require high temperatures (>800 grader ) og er tilbøjelige til at generere skadelige-biprodukter; PVD-belægninger har lav belastning og moderat temperatur, men deres over-belægningsevne er dårlig, og det er vanskeligt at dække de komplekse indre huloverflader ensartet; PCVD kombinerer plasmaaktivering og kemisk dampaflejring og kan afsætte belægninger med bedre bindingsstyrke end PVD ved 500-600 grader og har bedre overbelægningsydelse end PVD. Det er i øjeblikket den førende retning for overfladeforstærkning af titanlegeringer, og udstyrsinvesteringer og processtyringsproblemer er også de højeste blandt de tre.

Tekniske forslag til valg:

 For dele med omkostningsprioritet og løs dimensionsnøjagtighed kan våd forkromning eller Ni-P kemisk plettering prioriteres.

 Til tung-belastning og høje kontaktspændingsforhold anbefales termisk diffusionsmetode eller hardfacing-metoden for at opnå et tykt diffusionslag.

 Til præcisionsdele med strenge dimensionstolerancer og lav driftstemperatur er PVD/TiN-belægning en moden løsning.

 For avancerede applikationer, der tager højde for adhæsion, adhæsionsegenskaber og mikrostrukturkontrol (såsom komponenter til flymotorer), har PCVD-teknologien det største potentiale.