كيفية التحكم في الأكسدة السطحية للمطروقات من سبائك التيتانيوم؟

من السهل جدًا أكسدة التيتانيوم أثناء التشكيل على الساخن، مما يشكل طبقة هشة تسبب صعوبات في التشقق والمعالجة. وهذا يقلل بشكل كبير من أداء المطروقات. تعد عمليات منع الأكسدة الفعالة أمرًا بالغ الأهمية لتحسين الموثوقية والاقتصادالمطروقات سبائك التيتانيوم.

 

(ط) آلية تشكيل طبقة الأكسيد

يتفاعل السطح مع الأكسجين الموجود في الفرن لتكوين طبقة أكسيد -ثلاثية الطبقات أثناء عملية التشكيل على الساخن.

طبقة الأكسيد - المكونة من ثلاث طبقات: طبقة خارجية فضفاضة من TiO₂، وطبقة وسطى من TiO-Ti₃O الطور المختلط، وطبقة تقصف الطور - المخصبة بالأكسجين الداخلي -.

تعد المرحلة - العامل الرئيسي الذي يحدد فشل الحدادة، ويزداد سمكها بشكل كبير مع ارتفاع درجة الحرارة.

 

(ثانيا) العوامل المؤثرة الرئيسية
درجة الحرارة والزمن: يزداد معدل الأكسدة بنسبة 30% لكل ارتفاع 100 درجة في درجة الحرارة

نوع السبيكة: -تخضع سبائك التيتانيوم لأكسدة كبيرة عند درجة حرارة 600 درجة، بينما تشكل سبائك التيتانيوم -طبقة أكسيد واضحة فقط عند درجات حرارة أعلى من 980 درجة.

البيئة الجوية: يحدد تركيز الأكسجين في الفرن معدل الأكسدة. يمكن أن تقلل حماية النيتروجين من المعدل، وتوفر حماية الغاز الخامل نتائج أفضل.

 

مطروقات التيتانيوم في Ruihang

 

(ط) تكنولوجيا حماية الغلاف الجوي
الحماية من الغاز الخامل: يتم إدخال الأرجون أو الهيليوم عالي النقاء -بشكل مستمر (درجة نقاء أكبر من أو تساوي 99.99%)، مما يقلل معدل الأكسدة بما يزيد عن 60%. تستخدم شركة Mitsubishi Electric حماية الأرجون لتثبيت سمك طبقة الأكسيد عند 0.1-0.3 مم، بمعدل تأهيل يبلغ 98%.

التحكم في بيئة الفراغ: درجة فراغ أكبر من أو تساوي 10⁻³Pa يمكن أن تعزل الأكسجين تمامًا، وهي مناسبة للمكونات الرئيسية عالية الدقة-، ولكن تكلفة المعدات مرتفعة نسبيًا.

تسخين المواد السائبة: يتيح التسخين المتوسط ​​الحبيبي زيادة كفاءة نقل الحرارة، مما يؤدي إلى تقصير وقت التعرض لدرجة الحرارة العالية- ومنع الأكسدة من المصدر.

 

(II) تحسين معلمات العملية
التحكم المرحلي في درجة الحرارة: يمكنك التحكم في درجة حرارة التسخين بمقدار 20-50 درجة أقل من درجة حرارة النقل لتقليل سماكة طبقة الأكسيد.

إدارة دقيقة للوقت: قم بتحسين مسار التشوه من خلال المحاكاة الرقمية لتقصير وقت الإقامة غير الفعال في منطقة درجات الحرارة المرتفعة-.

استراتيجية التبريد: استخدم التبريد المرحلي لتجنب -الأكسدة ذات درجة الحرارة العالية-وخفض خطر تشظي طبقة الأكسيد.

 

(ثالثًا) حماية تعديل السطح

 

نوع العملية	المعلمات التقنية	المزايا الأساسية	سيناريوهات التطبيق
معالجة ما قبل-الأكسدة	تشكيل فيلم أكسيد كثيف عند 300-400 درجة	انخفض معدل زيادة الوزن بالأكسدة بنسبة 20% عند 500 درجة	مكونات الخدمة ذات درجة الحرارة المتوسطة
الأكسدة انوديك	الجهد 20-60 فولت، H₂SO₄ المنحل بالكهرباء	زادت مقاومة التآكل بنسبة 50%، وسمك الفيلم 10-30μm	الغرسات الطبية والمكونات الإلكترونية
الأكسدة الدقيقة بالقوس -(MAO)	تحليل كهربي عالي الجهد- عند 300-600 فولت، طبقة TiO₂/Al₂O₃ مركبة	مقاومة درجات الحرارة > 500 درجة، مقاومة التآكل والتجويف	شفرات المحرك الهوائي-والصمامات البحرية
B+(B-Al) الانتشار المركب	تضمين مسحوق صلب، معالجة متساوية الحرارة عند 800 درجة	تم تقليل معدل زيادة الوزن بالأكسدة بنسبة 83.5%، والصلابة 1800HV	مكونات Gr5 تحت -ظروف عمل ذات درجة حرارة عالية

 

ملاحظة: تعتمد تقنية الانتشار المركب B+(B-Al) آلية تآزرية لحاجز الطبقة الخارجية TiB₂ + الحماية الذاتية للطبقة الداخلية Al₃Ti-، مما يؤدي إلى زيادة الوزن بمقدار 7.24 جم/م² فقط لسبيكة Gr5 بعد الأكسدة عند 800 درجة لمدة 100 ساعة.

 

(رابعا) نظام الحماية المركب
يمكن للعملية المشتركة "الأكسدة المسبقة + طلاء مينا الزجاج + حماية الأرجون" أن تعمل في نفس الوقت على تحسين جودة السطح واللدونة. أظهرت التجارب أن مطروقات سبائك التيتانيوم BT3-1 المعالجة بهذه التركيبة تتمتع بسطح أملس بدون عيوب قشور السمك، وتزداد كفاءة التنظيف اللاحقة بنسبة 40%.

 

(ط) طرق الكشف عن طبقة الأكسيد
التحليل المجهري: مراقبة بنية طبقة الأكسيد باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) بدقة قياس سمك تبلغ 0.1 ميكرومتر؛

الكشف عن التركيب: استخدم التحليل الطيفي لتحديد درجة التلوث بالنيتروجين والهيدروجين، وتجنب مخاطر التقصف؛

تقييم الأداء: اختبار ثبات طبقة الأكسيد باستخدام التحليل الطيفي للمقاومة الكهروكيميائية (EIS)، المناسب للغرسات الطبية.

(ثانيا) عمليات تنظيف طبقة الأكسيد
التنظيف الميكانيكي: يمكن أن يزيل السفع الرملي 0.13-0.76 مم من مقياس الأكسيد، مما يتطلب معدل تغطية أكبر من أو يساوي 200% لتجنب تلف الركيزة؛

التخليل الكيميائي: يزيل محلول مختلط من حمض النيتريك وحمض الهيدروفلوريك -طبقة الهيكل بمعدل تنظيف يبلغ 0.03 مم/دقيقة، وإزالة 0.25-0.38 مم من الطبقة السطحية في معالجة واحدة؛

تقنيات الإصلاح: تقوم الكسوة بالليزر بإصلاح العيوب بتكلفة 25% فقط من الأجزاء الجديدة؛ إعادة طلاء PVD لإصلاح تشظي الطلاء، مع التصاق يتوافق مع معايير ASTM D3359.

 

(ط) مجال الفضاء الجوي
المكونات: شفرات ضاغط المحرك من سبائك التيتانيوم Gr5، ومعدات الهبوط؛

العملية: طبقة سيراميك MAO + تقشير بالرصاص، تسخين بدرجة فراغ تبلغ 10⁻³Pa؛

التأثير: سمك طبقة الأكسيد أقل من أو يساوي 0.2 مم، وزيادة مقاومة التعب بنسبة 30%، وفحص سلامة الطلاء كل 500 ساعة طيران.

 

(ثانيا) المجال الطبي
المكونات: مفاصل صناعية، صفائح عظمية؛
العملية: التلميع الكهربائي + أكسدة انوديك؛
التأثير: التوافق الحيوي يفي بالمعايير، معدل الاحتفاظ بمقاومة طبقة الأكسيد > 80% بعد عامين من الجراحة.

 

(ثالثا) مجال الصناعة الكيميائية

المكونات: مجاذيف تقليب المفاعل، فلنجات؛
العملية: التخميل الكيميائي + طلاء PTFE؛
التأثير: تحسين مقاومة التآكل، معدل التآكل السنوي أقل من أو يساوي 0.1 مم.

 

شركة Ruihang متخصصة في البحث والتطوير وإنتاج وبيع منتجات التيتانيوم وسبائك التيتانيوم عالية الجودة-، بما في ذلك المطروقات والأنابيب والخواتم والقضبان والألواح ومنتجات التيتانيوم الأخرى وما إلى ذلك. لمزيد من التفاصيل، يرجى الاتصال بنا عبر البريد الإلكتروني:Sam.Rui@bjrh-titanium.com