Hoci zliatiny titánu majú vysokú pevnosť a vynikajúcu odolnosť proti korózii, ich slabá odolnosť proti opotrebovaniu je hlavnou nevýhodou ich aplikácie v strojárstve. V súčasnosti sú vyspelé technológie povrchovej úpravy v priemyselnej oblasti najmä nasledujúce typy, z ktorých každá má svoje výhody a nevýhody.
Metóda mokrého lakovania
Povlak pozostáva hlavne zo zliatin Cr a Ni{0}}P. Zapnutétitánové tyčea drôty, vďaka hustému titánovému povrchovému pasivačnému filmu má priame chrómovanie zlú priľnavosť. V priemysle je bežné najprv chemicky nanášať Ni alebo vopred nanášať Ni vrstvu na titánový substrát a potom galvanizovať chróm. Elektrolytická metóda vytvára film rýchlo, s hrúbkou povlaku niekoľko mikrometrov a dekoratívny povlak je len asi 1 μm, čo môže spĺňať všeobecné požiadavky na odolnosť proti opotrebeniu a dekoratívne požiadavky. V súčasnosti je to jedna z najnákladnejších{5}}metód povrchovej úpravy. Tu sú však nedostatky. Náter je mechanicky spojený s podkladom. Je náchylný na odlupovanie pri nárazoch a silnom zaťažení. Proces galvanického pokovovania navyše zahŕňa čistenie odpadových vôd{10}}obsahujúcich chróm, čo predstavuje významný tlak na životné prostredie.
Metóda tepelnej difúzie
Na základe zrelých procesov nauhličovania, nitridácie a borovania oceľových materiálov sú intersticiálne atómy difundované do vnútra titánovej matrice pri vysokých teplotách, aby vytvorili vytvrdenú vrstvu. Touto metódou je možné získať difúzne vrstvy s hrúbkou od niekoľkých desiatok do niekoľkých stoviek mikrometrov, s jemným gradientom tvrdosti a silnou väzbou so základným materiálom, vďaka čomu je vhodná pre aplikácie vystavené kontaktnému namáhaniu. Teplota spracovania je však zvyčajne vyššia ako 800 stupňov a štruktúra zliatiny titánu je náchylná na zhrubnutie. Na reguláciu je potrebné následné tepelné spracovanie a procesné okno je úzke. Okrem toho pri vysokých teplotách titán absorbuje kyslík a vodík a na riešenie týchto problémov je potrebná prísna kontrola ochrannej atmosféry.
Spôsob zvárania
Povlak z tvrdej zliatiny alebo intermetalickej zlúčeniny je navarený na titánový povrch pomocou plazmového prenosového oblúka (PTA). Rýchlosť riedenia je regulovateľná, pevnosť spoja je vysoká a odolnosť proti opotrebeniu je vynikajúca. Hlavnou výhodou je, že umožňuje lokálne opracovanie bez zahrievania celého základného materiálu, čím sa predchádza zhoršeniu mechanických vlastností pri veľkých-obrobkoch. Nevýhodou je, že povrch zvarovej vrstvy je drsný a na dosiahnutie rozmerovej presnosti je potrebné sekundárne opracovanie. Je tiež obmedzená dosahom zváracej pištole PTA a používa sa hlavne na veľké ploché dosky, hriadele a iné bežné obrobky. Je ťažké zvládnuť zložité-tvarované časti.
Metóda naparovania (CVD/PVD/PCVD)
Fyzikálne vylučovanie z plynnej fázy (PVD), chemické vylučovanie z plynnej fázy (CVD) a plazmové{0}}nanášanie z plynnej fázy (PCVD) sú skupinou technológií, ktoré sa v posledných rokoch rýchlo rozvíjali. Môžu sa použiť na prípravu tvrdých povlakov, ako sú TiN, TiAlN a DLC na povrchu titánu, s hrúbkou typicky v rozmedzí od 2 do 10 μm. Tvrdosť môže dosiahnuť 2000 až 4000 HV a koeficient trenia je výrazne znížený. Bežne sa aplikujú natitánové terčové materiály. V porovnaní s mokrým nanášaním je adhézia povlakov nanášaných v plynnej -fáze lepšia (najmä s pomocou predpätia) a procesná teplota sa postupne znižuje - PVD možno ovládať pod 400 stupňov , čo má malý vplyv na mikroštruktúru substrátu z titánovej zliatiny a je vhodné na konečné spracovanie presných dielov.
When comparing the three types of coatings, CVD coatings are dense and have good over-coating performance, but they require high temperatures (>800 stupňov ) a sú náchylné na vytváranie škodlivých-produktov; PVD povlaky majú nízke namáhanie a miernu teplotu, ale ich výkon pri nadmernom{2}}poťahovaní je slabý a je ťažké rovnomerne pokryť komplexné povrchy vnútorných otvorov; PCVD kombinuje aktiváciu plazmou a chemické nanášanie pár a môže nanášať povlaky s lepšou pevnosťou spojenia ako PVD pri 500-600 stupňoch a má lepší výkon pre prekrývanie ako PVD. V súčasnosti je to hlavný smer pre povrchové spevnenie titánových zliatin a investície do zariadenia a obtiažnosť riadenia procesu sú tiež najvyššie z týchto troch.
Technické návrhy na výber:
Pre diely s prioritou nákladov a voľnou rozmerovou presnosťou je možné uprednostniť mokré chrómovanie alebo Ni{0}}P chemické pokovovanie.
Pre vysoké{0}}zaťaženie a podmienky vysokého kontaktného napätia sa na získanie hrubej difúznej vrstvy odporúča metóda tepelnej difúzie alebo metóda navárania.
Pre presné diely s prísnymi rozmerovými toleranciami a nízkou prevádzkovou teplotou je PVD/TiN povlak zrelým riešením.
Pre špičkové{0}}aplikácie, ktoré berú do úvahy adhéziu, adhézne vlastnosti a riadenie mikroštruktúry (ako sú komponenty leteckých motorov), má technológia PCVD najväčší potenciál.
Baoji Yibaite New Materials Technology Co., Ltd.
najlepší výrobca a dodávateľ titánových produktov