Koje su metode površinske obrade titanijumskih legura?

legure titana se široko koriste u vazduhoplovstvu, hemijskoj industriji i biomedicinskim poljima. Ipak, njihova niska tvrdoća i nesretni neprijatelj habanja i svojstva smanjenja kontakta ograničavaju njihovu primjenu. upotreba inovacija za prilagođavanje površine za rad na svojstvima legure titanijuma na površinskom nivou privukla je mnogo pažnje. Hemijska obrada ili hemijska oksidacija je obično najčešća metoda za povećanje sile vezivanja između podloge i sloja premaza i otpornosti površine na koroziju. Bez obzira na to, oksidni film dobiven kemijskom oksidacijom je tanak i ima slabu otpornost na koroziju i izdržljivost. Hemijsko prevlačenje i galvanizacija na titanijumu je teško zbog oksidnog filma na njegovoj površini. Nasuprot tome, tretman mikrolučnom oksidacijom se općenito smatra najperspektivnijom metodom površinske obrade legure titana u ovom trenutku.

Općenito, titan i legure titana imaju lošiju otpornost na habanje od uobičajeno korištenih bioloških legura CoCr legure i nehrđajućeg čelika 316L, a proizvedeni habajući prah može imati štetne efekte na biološko tijelo. Stoga, neke novorazvijene legure titana za biološku upotrebu često zahtijevaju odgovarajuću površinsku obradu kako bi se poboljšala njihova otpornost na habanje prije upotrebe in vivo. Kako bi se dodatno poboljšala otpornost na koroziju, otpornost na habanje, otpornost na fretting, otpornost na oksidaciju pri visokim temperaturama, itd. legura titanijuma, površinska obrada titanijumskih legura je efikasan način za dalje proširenje obima upotrebe legura titanijuma. Može se reći da trenutna upotreba metala Gotovo sve metode površinske obrade primijenjene su na površinsku obradu titanijumskih legura, uključujući metalnu prevlaku, hemijsko prevlačenje, termičku difuziju, eloksiranje, termičko raspršivanje, ionsku tehnologiju niskog pritiska, elektronsku i lasersko površinsko legiranje, i neravnotežni premaz magnetronskim raspršivanjem. , ionsko nitriranje, proizvodnja PVD filma, ionsko prevlačenje, nanotehnologija, itd. Čini se da formiranje TiO, TiN i TiC infiltracionih prevlaka na površini titanovih legura i površinski oksidacijski tretman TiAlN višeslojnih nanofilmova radi poboljšanja njihove površinske otpornosti na habanje i dalje su u fokusu istraživanja.

Taloženje tečnosti:Biokeramički premaz za tečno taloženje na površini TC4. Posljednjih godina javno su objavljena istraživačka istraživanja o pripremi biokeramičkih premaza na površini matričnih implantata od legure titana kemijskom obradom. Na primjer, dvostupanjski proces alkalne obrade predložen je korištenjem procesa obrade NaOH ili H2O2 visoke koncentracije, a neki ljudi su uveli modulatore kao što su vinil trietoksisilan i natrijum poliakrilat za dobijanje biokeramičkih premaza. Nakon jednostavnog kiselo-baznog prethodnog tretmana, TC4 legura titanijuma se uranja i deponuje u rastvor za brzu kalcifikacija (FCS) koji simulira telesnu tečnost, kako bi se dobili gradijentno vezani HA biokeramički kompoziti za premazivanje na bazi titana sa dobrom biološkom aktivnošću. Proučavanje ove metode ima veoma važan teorijski značaj i potencijalnu ekonomsku vrijednost za direktnu primjenu titanijumskih legura kao materijala za implantate tvrdog tkiva.

Obrada površinske oksidacije:U poređenju sa drugim tehnologijama površinske obrade, jonska implantacija pokazuje mnoge prednosti. U poređenju sa fizičkim ili hemijskim taloženjem pare, glavne prednosti su: ① Film se dobro kombinuje sa podlogom i ima jaku otpornost na mehaničke i hemijske efekte bez ljuštenja; ② Implantacija Proces ne zahtijeva povećanje temperature podloge, čime se održava geometrijska tačnost obratka; ③ Proces ima dobru ponovljivost, itd. Mnogi istraživači su izvestili da implantacija azotnih jona ima dobar efekat na poboljšanje površinskog sastava, mikrostrukture, tvrdoće i triboloških svojstava legure titanijuma Ti6Al4V. TiC je takođe supertvrda faza, tako da ionska implantacija ugljika u legure titanijuma takođe može ojačati površinu legura titanijuma. Međutim, budući da implantacija jona zasnovana na plazmi nije kontinuiran proces, kada se primjenjuje svaki negativni impulsni potencijal, kako pulsni potencijal pada od nule do vrijednosti doline, a zatim se vraća na nulu, javljaju se dva procesa, raspršivanje i implantacija. Ako plazma sadrži ione metala ili ugljika, kada je impulsni potencijal jednak nuli, na površini će se pod određenim uvjetima formirati jedan sloj taloženja ugljika. Pod određenim impulsnim naponom (10~30kV), struktura ovog jednog sloja ugljika će biti ugljenik nalik dijamantu (DLC). Kao rezultat, može se dobiti sloj modifikacije površine sa nižim koeficijentom trenja i boljom otpornošću na habanje od sloja ubrizganog dušikom. Eksperimentalno je utvrđeno da je pojedinačni sloj ugljika na površini DLC film. Ovako obrađena površinska tvrdoća titanijumske legure povećava se za 4 puta. Kada isti materijal formira par trenja, u uslovima suvog trenja, koeficijent trenja pada sa 0,4 na 0,1, a otpornost na habanje je više od 30 puta veća od one bez jonske implantacije. .

Poboljšano taloženje ionskim snopom (IBED):CrC tvrdi film pripremljen je metodom poboljšanog taloženja ionskim snopom (IBED), koja se može koristiti za zaštitu od trošenja titanijumskih legura. Istraživanja pokazuju da CrC pokazuje najbolje karakteristike zamora; a CrC film obložen nakon mjenjanja pokazuje najveću otpornost na trošenje. Jonsko bombardovanje: Nakon površinske obrade legure titanijuma TC11 bombardovanjem azotnim jonima, na površini se može dobiti modifikovani sloj sastavljen od TiN i Ti2N, tvrdoće od 600~800HV; povećanje površinske tvrdoće doprinosi poboljšanju otpornosti na habanje legure titana TC11. Plazma nitriranje isačmarenje:Uređaj za napajanje plazmom DC impulsom koristi se za nitriranje površine legure titanijuma Ti6Al4V, a za naknadnu obradu sloja za nitriranje koristi se deformaciono ojačanje pušenjem (SP). TiN, Ti2N i Ti2A1N se dobijaju na površini legure titana. Nitrirani sloj sastavljen od jednakih faza, ovaj modificirani sloj može značajno poboljšati konvencionalnu otpornost na habanje i trošenje (FW) titanijumskih legura, ali smanjuje otpornost na FF osnovnog materijala. Smanjenje trenja i svojstva protiv habanja nitridiranog sloja djeluju sinergijski s površinskim zaostalim tlačnim naprezanjem koje uvodi SP, čineći otpornost FF legure titana premašuje otpor samog SP-a. Poboljšanje žilavosti nitriranih slojeva je veoma važno za poboljšanje FF i FW svojstava

od legura titanijuma. DLC membrana:Kompozitna karbonska membrana ima jedinstvena fizička, mehanička i hemijska svojstva i korišćena je kao predmet brojnih istraživanja. Glavna svrha upotrebe radiofrekventne metode kemijskog taloženja parom za pripremu dijamantskih ugljičnih filmova je poboljšanje površinske tvrdoće i otpornosti na trenje titanijumskih legura. Rezultati ispitivanja pokazuju da ako sadržaj titana u filmu prelazi 9%, tvrdoća filma će se smanjiti, a čvrstoća vezivanja podloge filma je također ograničena.

AC mikro-lučna oksidacija:Mikrolučna oksidacija (MAO) je nova tehnologija za uzgoj oksidnih keramičkih filmova na metalnim površinama. Razvio se iz anodizacije, ali je primijenio visok napon od nekoliko stotina volti, probijajući naponska ograničenja eloksiranja. Ova tehnologija direktno pretvara osnovni metal u oksidnu keramiku kroz trenutno visokotemperaturno i visokotlačno sinterovanje u zoni mikro-lučnog pražnjenja i dobija deblji oksidni film. Za mikrolučni oksidacioni film na površini legure titanijuma, tvrdoća filma je visoka i dobro se kombinuje sa metalnom matricom. Poboljšava otpornost na habanje, otpornost na koroziju, otpornost na toplinske udare i izolacijska svojstva površine legure titana, te ima izglede za primjenu u mnogim poljima.