فن‌آوری‌های درمان مقاوم در برابر سایش سطحی{0} برای آلیاژهای تیتانیوم چیست؟

روش پوشش مرطوب

پوشش عمدتاً از آلیاژهای کروم و نیکل{0}}P تشکیل شده است. روشنمیله های تیتانیومو سیم ها، به دلیل غلیظ بودن فیلم غیرفعال سطح تیتانیوم، آبکاری مستقیم کروم چسبندگی ضعیفی دارد. در صنعت، معمول است که ابتدا نیکل را به صورت شیمیایی یا پیش{1} یک لایه نیکل بر روی زیرلایه تیتانیوم رسوب می دهند و سپس کروم را با الکتروپلیت می کنند. روش الکترولیتی به سرعت فیلم را با ضخامت پوشش چند میکرومتر تشکیل می دهد و پوشش تزئینی تنها حدود 1 میکرومتر است که می تواند مقاومت در برابر سایش و الزامات تزئینی را برآورده کند. در حال حاضر یکی از مقرون به صرفه‌ترین روش‌های{5}}تصفیه سطحی است. با این حال، در اینجا کمبودهایی وجود دارد. پوشش به صورت مکانیکی به بستر متصل می شود. در شرایط ضربه و بار سنگین مستعد لایه برداری است. علاوه بر این، فرآیند آبکاری شامل تصفیه فاضلاب حاوی کروم{10}}است که فشار محیطی قابل توجهی را به همراه دارد.

روش انتشار حرارتی

با تکیه بر فرآیندهای کربورسازی، نیترید و بورون شدن مواد فولادی، اتم‌های بینابینی در دمای بالا به داخل ماتریس تیتانیوم پخش می‌شوند تا یک لایه سخت شده را تشکیل دهند. این روش می‌تواند لایه‌های انتشاری با ضخامت چند ده تا چند صد میکرومتری را با گرادیان سختی ملایم و پیوند قوی با مواد پایه بدست آورد که آن را برای کاربردهایی که در معرض تنش تماسی قرار می‌گیرند مناسب می‌سازد. با این حال، دمای پردازش معمولاً بالای 800 درجه است و ساختار آلیاژ تیتانیوم مستعد درشت شدن است. عملیات حرارتی بعدی برای تنظیم مورد نیاز است و پنجره فرآیند باریک است. علاوه بر این، در دماهای بالا، تیتانیوم اکسیژن و هیدروژن را جذب می‌کند و کنترل اتمسفر حفاظتی دقیق برای رفع این مسائل ضروری است.

روش جوشکاری

آلیاژ سخت یا پوشش ترکیبی بین فلزی با استفاده از قوس انتقال پلاسما (PTA) روی سطح تیتانیوم جوش داده می شود. نرخ رقت قابل کنترل است، استحکام پیوند بالا است و مقاومت در برابر سایش عالی است. مزیت اصلی این است که امکان عملیات موضعی را بدون گرم شدن کل ماده پایه فراهم می کند، بنابراین از بدتر شدن خواص مکانیکی در قطعات کار با اندازه بزرگ- جلوگیری می کند. نقطه ضعف آن این است که سطح لایه جوش ناهموار است و برای دستیابی به دقت ابعادی به ماشینکاری ثانویه نیاز است. همچنین دسترسی به تفنگ جوش PTA محدود شده است و عمدتاً برای صفحات تخت بزرگ، شفت ها و سایر قطعات کار معمولی استفاده می شود. کار کردن با قطعات پیچیده-شکل دشوار است.

روش رسوب بخار (CVD/PVD/PCVD)

رسوب فیزیکی بخار (PVD)، رسوب بخار شیمیایی (CVD) و رسوب بخار شیمیایی افزایش یافته پلاسما (PCVD) گروهی از فناوری ها هستند که در سال های اخیر به سرعت توسعه یافته اند. آنها می توانند برای تهیه پوشش های سخت مانند TiN، TiAlN و DLC بر روی سطح تیتانیوم، با ضخامت معمولاً بین 2 تا 10 میکرومتر استفاده شوند. سختی می تواند به 2000 تا 4000 HV برسد و ضریب اصطکاک به طور قابل توجهی کاهش می یابد. معمولاً به آنها اعمال می شودمواد هدف تیتانیوم. در مقایسه با پوشش مرطوب، چسبندگی پوشش‌های رسوب فاز گاز بهتر است (مخصوصاً با کمک ولتاژ بایاس)، و دمای فرآیند به تدریج کاهش می‌یابد - PVD را می‌توان زیر 400 درجه کنترل کرد که تأثیر کمی بر ریزساختار بستر آلیاژ تیتانیوم دارد و برای فرآیند نهایی قطعات پیش ساخته مناسب است.

When comparing the three types of coatings, CVD coatings are dense and have good over-coating performance, but they require high temperatures (>800 درجه ) و مستعد تولید محصولات مضر هستند. پوشش‌های PVD تنش کم و دمای متوسطی دارند، اما عملکرد بیش از{2}روکش آن‌ها ضعیف است و پوشاندن یکنواخت سطوح سوراخ داخلی پیچیده دشوار است. PCVD فعال‌سازی پلاسما و رسوب بخار شیمیایی را ترکیب می‌کند و می‌تواند پوشش‌هایی را با استحکام پیوند بهتری نسبت به PVD در 500-600 درجه رسوب دهد و عملکرد پوشش دهی بهتری نسبت به PVD دارد. در حال حاضر این جهت پیشرو برای تقویت سطح آلیاژهای تیتانیوم است و سرمایه گذاری تجهیزات و دشواری کنترل فرآیند نیز بالاترین میزان در بین این سه است.

پیشنهادات انتخاب فنی:

 برای قطعات با اولویت هزینه و دقت ابعاد شل، آبکاری کروم مرطوب یا آبکاری شیمیایی Ni{0}P می‌تواند در اولویت باشد.

 برای شرایط بار سنگین و تنش تماسی بالا، روش انتشار حرارتی یا روش هاردفاسینگ برای به دست آوردن یک لایه انتشار ضخیم توصیه می شود.

 برای قطعات دقیق با تحمل‌های ابعادی دقیق و دمای سرویس پایین، پوشش PVD/TiN یک راه‌حل بالغ است.

 برای کاربردهای پیشرفته- که چسبندگی، ویژگی‌های چسبندگی و کنترل ریزساختار (مانند اجزای موتورهای هواپیما) را در نظر می‌گیرند، فناوری PCVD بیشترین پتانسیل را دارد.