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钛合金表面处理方法

浏览数量: 3     作者: 本站编辑     发布时间: 2022-06-15      来源: 本站

      钛合金表面处理,包括处理钛合金的表面反应层,以及为了进一步达到提高钛合金耐蚀性、耐磨性、抗微动磨损性、高温抗氧化性等目的,从而扩大钛合金使用范围。

      钛合金表面处理方法主要有:
      1、喷砂:钛铸件的喷砂处理一般选用白刚玉粗喷较好,喷砂压力一般控制在0.45Mpa以下,时间为15~30秒,用于去除铸件表面的粘砂、表面烧结层和部分和氧化层。其余的表面反应层结构宜采用化学酸洗的方法快速去除。
      2、 酸洗:酸洗能够快速完全去除表面反应层,而表面不会产生其他元素的污染。HF-HCl系和HF-HNO3系酸洗液都可用于钛的酸洗,但 HF-HCl系酸洗液吸氢量较大,而HF-HNO3系酸洗液吸氢量小,可控制HNO3的浓度减少吸氢,并可对表面进行光亮处理,一般HF的浓度在3%~5 %左右,HNO3的浓度在15%~30%左右为宜。
      3、交流微弧氧化:通过微弧放电区瞬间高温高压烧结直接把基体金属变成氧化物陶瓷,并获得较厚的氧化物膜。对钛合金表面微弧氧化膜,获得膜的硬度高并与金属基体结合良好,改善了钛合金表面的抗磨损、抗腐蚀、耐热冲击及绝缘等性能,在许多领域具有应用前景。
     4、离子注入:主要优点是:a)膜与基体结合好,抗机械、化学作用不剥落能力强;b)注入过程不要求升高基体温度,从而可保持工件几何精度;c)工艺重复性好等。许多研究者报道了氮离子注入对Ti6Al4V合金表面成分、组织结构、硬度及摩擦学性能有良好改善效果。TiC也是超硬相,故钛合金经离子注入碳也同样可以强化钛合金表面。
      5、等离子渗氮与喷丸处理:利用直流脉冲等离子电源装置对钛合金表面渗氮处理,采用喷丸形变强化(SP)对渗氮层进行后处理, 在钛合金表面获得由TiN、Ti2N、Ti2A1N等相组成的渗氮层,该改性层能够显著地提高钛合金常规磨损和微动磨损(FW)抗力,但降低了基材的FF抗力。渗氮层的减摩和抗磨性能与SP引入的表面残余压应力协同作用,使钛合金FF抗力超过了SP单独作用。
       6、激光熔覆:利用激光熔覆技术可获得优良的涂层,为燃气涡轮发动机零件的修复开创了一条新途径,熔覆合金粉末是CoCrW和WC的机械混合物,提高了高温耐磨和抗腐蚀性能,优点是制备时间短,质量稳定,并消除了由于热影响可能产生的裂纹问题。
      7、表面合金化—加弧辉光离子渗镀技术:可以在钛合金的表面直接形成合金层,合金层是具有特殊物理、化学性能的表面渗镀结合层。其特点是不存在膜基结合力问题,无污染,渗速快,根据不同的要求可以在不同的工艺条件得到不同浓度分布、不同渗层厚度的合金层。利用该技术在钛合金表面无氢渗碳,可使表面硬度提高数倍,摩擦系数降低到0.08,渗钽可以提高钛合金的耐蚀性。
      目前对金属的表面处理方法几乎全部可以应用到钛合金的表面处理上,包括金属电镀、化学镀、热扩散、阳极氧化、热喷涂、低压离子工艺、电子和激光的表面合金化、非平衡磁控溅射镀膜、离子氮化、PVD法制膜、离子镀膜、纳米技术等等。总体来看即在钛合金表面形成TiO、TiN、TiC渗镀层及TiAlN多层纳米膜。


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