Tecnologia de tractament de superfícies de forja de titani

Forjades de titaniserveixen en entorns durs en els camps del motor aeroespacial, químic i mèdic, que requereixen una qualitat superficial extremadament alta. Els defectes superficials dels blancs són propensos a causar fallades. El tractament de superfícies científics pot enfortir i modificar la superfície, millorar la qualitat i allargar la vida útil i garantir la seguretat en condicions de treball extremes.

 

 

Es refereix a modificar la composició química, l'estructura organitzativa o les característiques morfològiques de la superfície del material mitjançant mètodes físics, químics, electroquímics o altres. Pot assolir objectius funcionals com ara una resistència a la corrosió millorada, una resistència al desgast millorada i una biocompatibilitat optimitzada.

 

 

 

(I) Passivació química: baix cost

La passivació química consisteix a submergir peces forjades de titani en una solució química per formar una pel·lícula densa de passivació de TiO₂ que aïlla la corrosió. El procés industrial principal utilitza un 20-30% d'àcid nítric per a la immersió durant 30 minuts, formant una pel·lícula de 5-15 nm. Compta amb els avantatges de la simplicitat, el baix cost i l'alta eficiència, amb un impacte mínim en les dimensions. Adequat per a la protecció per lots de forja de titani en condicions de treball convencionals, s'utilitza àmpliament en brides químiques i components energètics ordinaris.

 

Tanmateix, la pel·lícula és relativament prima, incapaç de suportar una forta corrosió i una gran tensió, i no és aplicable a condicions de treball extremes.

 

(II) Anodització: Escenaris de precisió

L'anodització és un procés electroquímic. Els forjats de titani es tracten amb un electròlit d'àcid sulfúric sota una tensió de 20-60 V per formar una pel·lícula d'òxid de 10-30 μm. La seva resistència a la corrosió és més d'un 50% superior a la de la passivació química. El color de la pel·lícula és ajustable, combinant propietats funcionals i decoratives, i la seva estructura porosa pot optimitzar la biocompatibilitat. És adequat per a implants ortopèdics mèdics i components electrònics de titani de precisió.

 

El desavantatge és que la pel·lícula és fràgil, no pot suportar impactes forts i s'ha d'utilitzar amb precaució en condicions de treball de gran-desgast i-alta fatiga.

 

(III) Oxidació de microarc: condicions de treball extremes

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 graus), alta duresa i resistència al desgast. És la solució bàsica de protecció per a components de titani en condicions de treball extremes, adequada per a components clau de motors aeroespacials i enginyeria marina.

 

Els inconvenients són l'augment de la rugositat de la superfície i el cost elevat, limitant la seva aplicació només a escenaris-de gamma alta.

 

(IV) Shot Peening: Components sota un alt esforç de fatiga

El granallat és un procés de modificació física. Els projectils d'alta-velocitat impacten forjades de titani per formar una capa d'estrès de compressió de 0,1-0,3 mm amb una taxa de cobertura superior o igual al 200%. Pot inhibir les esquerdes de fatiga, millorar la resistència a la fatiga en més d'un 30% i allargar la vida útil dels components sota estrès elevat, dissenyat específicament per a peces clau sotmeses a càrregues alternes.

 

Nota: la rugositat de la superfície augmenta lleugerament i es requereix un poliment posterior per als components d'ultra-alta-precisió.

 

(V) Deposició física de vapor (PVD): Tecnologia de recobriment de precisió

PVD és una tecnologia de recobriment al buit amb recobriment ultra-dur. Redueix la fricció i el desgast sense danyar el rendiment del substrat, i els seus paràmetres són ajustables per suportar la personalització. És adequat per a components d'alt-desgast, com ara engranatges i coixinets de titani.

 

Limitacions: el recobriment és prim i incapaç de suportar els impactes, i el cost de preparació és elevat.

 

(VI) Electropolit: Àmbit Biomèdic

L'electropolit utilitza un electròlit a base d'àcid fosfòric-per a l'anivellament i la purificació electroquímics, donant com a resultat una superfície de titani amb Ra inferior o igual a 0,1 μm. Elimina els defectes de microfissures i ofereix una excel·lent biocompatibilitat, que s'utilitza principalment per a implants mèdics i també s'aplica a escenaris d'alta-puresa com els semiconductors.

 

Inconvenients: alt consum d'energia, baixa eficiència, estricte control de paràmetres i incapacitat de realitzar processaments convencionals per lots.

 

 

La selecció de processos de tractament de superfícies per a forjats de titani hauria de seguir els principis d'"adaptació a les condicions de treball, prioritat de rendiment i control de costos", tenint en compte les propietats del material, l'entorn de servei, els requisits funcionals i l'eficiència econòmica de manera integral.

• Per a les pales dels compressors de motors aero-que requereixen resistència a la temperatura i resistència a la fatiga a la corrosió, s'adopta el procés compost d'"oxidació de microarc + granallat".
• Per a les pales agitadores de reactors químics que requereixen resistència a la corrosió forta, s'ha seleccionat la combinació anticorrosió de baix cost -- "passivació química + recobriment de PTFE".
• Per a les juntes artificials mèdiques que necessiten tant biocompatibilitat com resistència al desgast, s'utilitza "electropolit + anoditzat" per garantir la neteja i la osteointegració.
• Per a les tiges de vàlvules de vàlvules d'enginyeria marina que requereixen resistència a la corrosió i l'erosió de l'aigua de mar, la solució principal és l'oxidació de microarc + protecció de l'ànode de sacrifici.

 

Les propietats del material també afecten la selecció del procés:

El titani pur comercial (Gr1/Gr2) és adequat per a entorns corrosius convencionals, amb la passivació química com a opció preferida.

Gr5 (Ti-6Al-4V) serveix a altes temperatures requereix recobriments de barrera tèrmica.

-Els aliatges de titani de tipus han d'evitar processos que incloguin mitjans que contenen hidrogen-per evitar la fragilització de l'hidrogen.

 

Ruihang, com a fabricant professional de productes d'aliatge de titani i titani, subministra peces forjades, plaques, barres, canonades, cables, seccions de titani i d'aliatge de titani d'alta -qualitat. Per obtenir més informació, poseu-vos en contacte amb nosaltres per correu electrònic:Sam.Rui@bjrh-titanium.com