تكنولوجيا المعالجة السطحية للمطروقات التيتانيوم

مطروقات التيتانيوميخدم في البيئات القاسية في مجالات المحركات الفضائية والكيميائية والطبية، مما يتطلب جودة سطحية عالية للغاية. العيوب السطحية للفراغات عرضة للتسبب في الفشل. يمكن للمعالجة السطحية العلمية تقوية السطح وتعديله، وتحسين الجودة وإطالة عمر الخدمة، وضمان السلامة في ظل ظروف العمل القاسية.

 

 

يشير إلى تعديل التركيب الكيميائي أو الهيكل التنظيمي أو الخصائص المورفولوجية لسطح المادة من خلال طرق فيزيائية أو كيميائية أو كهروكيميائية أو طرق أخرى. يمكنه تحقيق أهداف وظيفية مثل مقاومة التآكل المحسنة، وتحسين مقاومة التآكل، والتوافق الحيوي الأمثل.

 

 

 

(ط) التخميل الكيميائي: منخفض التكلفة

يتضمن التخميل الكيميائي غمر مطروقات التيتانيوم في محلول كيميائي لتكوين طبقة تخميل كثيفة من TiO2 تعمل على عزل التآكل. تستخدم العملية الصناعية السائدة 20-30% من حمض النيتريك للغمر لمدة 30 دقيقة، وتشكيل فيلم 5-15 نانومتر. إنها تتميز بمزايا البساطة، التكلفة المنخفضة، والكفاءة العالية، مع الحد الأدنى من التأثير على الأبعاد. مناسب لحماية دفعة من مطروقات التيتانيوم في ظل ظروف العمل التقليدية، ويستخدم على نطاق واسع في الفلنجات الكيميائية ومكونات الطاقة العادية.

 

ومع ذلك، فإن الفيلم رقيق نسبيًا، وغير قادر على تحمل التآكل القوي والضغط العالي، ولا ينطبق على ظروف العمل القاسية.

 

(ثانيا) أنودة: سيناريوهات الدقة

الأنودة هي عملية كهروكيميائية. تتم معالجة مطروقات التيتانيوم باستخدام إلكتروليت حمض الكبريتيك تحت جهد 20-60 فولت لتشكيل فيلم أكسيد 10-30 ميكرومتر. مقاومتها للتآكل أعلى بنسبة 50% من مقاومة التخميل الكيميائي. لون الفيلم قابل للتعديل، ويجمع بين الخصائص الوظيفية والزخرفية، ويمكن لبنيته المسامية تحسين التوافق الحيوي. إنها مناسبة لزراعة العظام الطبية ومكونات التيتانيوم الإلكترونية الدقيقة.

 

العيب هو أن الفيلم هش، وغير قادر على تحمل التأثيرات القوية، ويجب استخدامه بحذر في ظل ظروف العمل-التآكل العالية والإجهاد الشديد-.

 

(ثالثًا) أكسدة القوس الدقيق: ظروف العمل القاسية

Microarc Oxidation (MAO) is a high-end electrochemical technology. High-voltage (300-600V) induced microarc discharge generates a 50-100μm TiO₂/Al₂O₃ composite ceramic film on the surface of titanium forgings. The film-substrate bonding is tight, featuring excellent corrosion resistance, high-temperature resistance (>500 درجة)، صلابة عالية، ومقاومة التآكل. إنه الحل الأساسي لحماية مكونات التيتانيوم في ظل ظروف العمل القاسية، وهو مناسب للمكونات الرئيسية لمحركات الطيران والهندسة البحرية.

 

وتتمثل العيوب في زيادة خشونة السطح والتكلفة العالية، مما يحد من تطبيقه على السيناريوهات -المتقدمة فقط.

 

(رابعا) التقطيع بالرصاص: المكونات تحت ضغط التعب الشديد

تعتبر عملية التسديد بالرصاص عملية تعديل جسدي. تؤثر المقذوفات عالية السرعة- على مطروقات التيتانيوم لتشكل طبقة ضغط ضاغطة بسمك 0.1-0.3 مم بمعدل تغطية أكبر من أو يساوي 200%. يمكن أن يمنع تشققات الكلال، ويحسن مقاومة الكلال بأكثر من 30%، ويطيل عمر خدمة المكونات تحت الضغط العالي، وهو مصمم خصيصًا للأجزاء الرئيسية المعرضة للأحمال المتناوبة.

 

ملاحظة: تزداد خشونة السطح قليلاً، ويلزم إجراء تلميع لاحق للمكونات فائقة الدقة-العالية-.

 

(5) ترسيب البخار الفيزيائي (PVD): تقنية الطلاء الدقيقة

PVD عبارة عن تقنية طلاء مفرغ بطبقة -شديدة الصلابة. إنه يقلل الاحتكاك والتآكل دون الإضرار بأداء الركيزة، كما أن معلماته قابلة للتعديل لدعم التخصيص. إنه مناسب للمكونات عالية التآكل-مثل التروس والمحامل المصنوعة من التيتانيوم.

 

القيود: الطلاء رقيق وغير قادر على تحمل الصدمات، وتكلفة التحضير مرتفعة.

 

(السادس) التلميع الكهربائي: المجال الطبي الحيوي

يستخدم التلميع الكهربائي إلكتروليتًا قائمًا على حمض الفوسفوريك- للتسوية والتنقية الكهروكيميائية، مما يؤدي إلى الحصول على سطح تيتانيوم بقطر Ra أقل من أو يساوي 0.1 ميكرومتر. فهو يزيل عيوب الشقوق الدقيقة ويوفر توافقًا حيويًا ممتازًا، ويستخدم بشكل أساسي في عمليات الزرع الطبية وينطبق أيضًا على سيناريوهات -عالية النقاء مثل أشباه الموصلات.

 

العيوب: استهلاك عالي للطاقة، كفاءة منخفضة، تحكم صارم في المعلمات، وعدم القدرة على إجراء المعالجة التقليدية للدُفعات.

 

 

يجب أن يتبع اختيار عمليات المعالجة السطحية للمطروقات التيتانيوم مبادئ "التكيف مع ظروف العمل، وأولوية الأداء، والتحكم في التكلفة"، مع الأخذ في الاعتبار خصائص المواد، وبيئة الخدمة، والمتطلبات الوظيفية، والكفاءة الاقتصادية بشكل شامل.

• بالنسبة لشفرات الضاغط في المحركات الهوائية-التي تتطلب مقاومة لدرجة الحرارة ومقاومة كلال التآكل، يتم اعتماد العملية المركبة المتمثلة في "الأكسدة القوسية الدقيقة + التقشر بالطلقات".
• بالنسبة لمجاديف التحريك في المفاعلات الكيميائية التي تتطلب مقاومة للتآكل القوي، يتم تحديد تركيبة مقاومة التآكل-منخفضة التكلفة المكونة من "التخميل الكيميائي + طلاء PTFE".
• بالنسبة للمفاصل الصناعية الطبية التي تحتاج إلى التوافق الحيوي ومقاومة التآكل، يتم استخدام "التلميع الكهربائي + الأنودة" لضمان النظافة والتكامل العظمي.
• بالنسبة لسيقان صمامات الهندسة البحرية التي تتطلب مقاومة للتآكل والتآكل الناتج عن مياه البحر، فإن الحل السائد هو أكسدة القوس الدقيق + حماية الأنود المضحي.

 

تؤثر خصائص المواد أيضًا على اختيار العملية:

يعتبر التيتانيوم النقي التجاري (Gr1/Gr2) مناسبًا للبيئات المسببة للتآكل التقليدية، مع التخميل الكيميائي كخيار مفضل.

يعمل Gr5 (Ti-6Al-4V) في درجات حرارة عالية ويتطلب طلاء حاجز حراري.

-تحتاج سبائك التيتانيوم من النوع إلى تجنب العمليات التي تتضمن وسائط تحتوي على الهيدروجين-لمنع تقصف الهيدروجين.

 

تقوم شركة Ruihang، باعتبارها شركة مصنعة محترفة لمنتجات التيتانيوم وسبائك التيتانيوم، بتوريد مطروقات وألواح وقضبان وأنابيب وأسلاك ومقاطع عالية الجودة من التيتانيوم وسبائك التيتانيوم، وما إلى ذلك. للحصول على التفاصيل، يرجى الاتصال بنا عبر البريد الإلكتروني:Sam.Rui@bjrh-titanium.com