المعالجة السطحية لقضيب التيتانيوم: مقاومة التآكل والتآكل

قضبان التيتانيوم تستخدم على نطاق واسع في المكونات الهيكلية وأجزاء النقل وأجهزة الزرع وغيرها من المجالات. ومع ذلك، فإن صلابة سطحها منخفضة ومقاومتها للتآكل ضعيفة، إلى جانب قابلية التآكل والشقوق في البيئات القاسية. المعالجة السطحية يمكن أن تعزز مقاومة التآكل والتآكل، مما يتيح تخصيص الأداء.

 

 

 

1.1 المعالجة الميكانيكية

فهو يقوم بتعديل سطح قضبان التيتانيوم من خلال التأثيرات الفيزيائية، ولا يتميز بوجود كواشف كيميائية، وعمليات بسيطة وتكاليف منخفضة.

يمكن أن يحقق التلميع الميكانيكي لمسة نهائية مرآة بخشونة سطحية Ra أقل من 0.01 ميكرومتر من خلال الطحن التدريجي-بواسطة-خطوة.

يزيل السفع الرملي طبقات الأكسيد والملوثات من خلال تأثير جزيئات الرمل-عالية السرعة، مما يشكل سطحًا خشنًا مع Ra 2–5 ميكرومتر لتحسين قوة الترابط.

 

1.2 المعالجة الكيميائية

إنه ينظم حالة السطح، ويزيل الشوائب ويحسن التسطيح من خلال التفاعل بين الكواشف الكيميائية وسطح قضيب التيتانيوم، مما يضع الأساس للتقوية اللاحقة.

يستخدم التلميع الكيميائي محاليل حمضية أو قلوية ضعيفة لتحسين تشطيب السطح ويتطلب ختم سيلاني.

تستخدم عملية تنقية التخليل محلولًا مختلطًا من حمض الهيدروفلوريك-وحمض النيتريك لإزالة قشور الأكسيد والشوائب.

يمكن للأكسدة الجوية أن تزيد من سماكة طبقة الأكسيد عند درجات حرارة عالية لتحسين مقاومة التآكل.

 

 

2.1 المعالجة الكهروكيميائية

إنه يشكل طبقة أكسيد كثيفة على سطح قضيب التيتانيوم من خلال التحليل الكهربائي، والذي يتمتع بمقاومة التآكل والتآكل مع عمليات يمكن التحكم فيها.

يطبق الأنودة جهدًا يتراوح بين 10-200 فولت في إلكتروليت حمض الكبريتيك لتحضير طبقة TiO₂ بسماكة 1-30 ميكرومتر، مما يعزز مقاومة التآكل ومقاومة التآكل والتوافق الحيوي؛ يمكن لضبط معلمات العملية إعداد صفائف الأنابيب النانوية TiO₂ المسامية للتحفيز الضوئي ومجالات الاستشعار.

تطبق أكسدة القوس الدقيقة-، وهي تقنية أكسدة مطورة، جهدًا عاليًا يتراوح بين 300–600 فولت لتكوين طبقة أكسيد من السيراميك- بصلابة HV 1500+ ومقاومة لدرجة الحرارة العالية تزيد عن 800 درجة، بالإضافة إلى أداء عزل جيد.

 

2.2 تعديل المعالجة الحرارية

فهو يشكل طبقة من السبائك الصلبة على سطح قضيب التيتانيوم من خلال درجة الحرارة المرتفعة-أو انتشار عنصر البلازما، مما يؤدي إلى تحسين الصلابة ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل.

تعد تقنية Nitriding هي التقنية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع، والتي يمكن أن تشكل طبقة TiN/Ti₂N بسماكة 5-20 ميكرومتر وصلابة HV 2000، مما يقلل معامل الاحتكاك بنسبة 60%، ويستخدم في الغالب لأجزاء النقل ذات الأحمال العالية-؛ يشكل نيتروكسيد البلازما طبقة مركبة ذات أداء أفضل وتشوه صغير.

تشكل الكربنة طبقة TiC بسماكة 2-10 ميكرومتر ومقاومة درجات الحرارة العالية حتى 800 درجة؛ يتمتع boriding بصلابة عالية ولكن عمليات معقدة.

 

2.3 تقنيات الطلاء والمركبات

يمكنها تحضير الطلاءات الوظيفية على سطح قضبان التيتانيوم لتخصيص مقاومة التآكل والتآكل، وهي وسيلة مهمة لتقوية سطح قضبان التيتانيوم.

تُستخدم طبقات التشحيم والطلاءات المضادة للالتصاق لتقليل الاحتكاك: تشكل طبقات طلاء مستحلب الجرافيت طبقة تشحيم بسمك 1-5 ميكرومتر، والتي تقاوم الأكسدة وتقلل من فقد المعالجة بنسبة تزيد عن 30%؛ تتميز طبقات الفلورفوسفات بمعامل احتكاك منخفض يصل إلى 0.1.

-طبقات وظيفية عالية الجودة: يتم استخدام طبقات من السيراميك الحيوي (HA) في زراعة العظام لتعزيز التكامل العظمي؛ تتمتع طلاءات DLC بصلابة HV 3000-5000 ومعامل احتكاك يبلغ 0.05؛ تتمتع الطلاءات المعدنية الثمينة بمقاومة جيدة للتآكل ولكنها عرضة للتشظي وارتفاع التكلفة؛ يمكن للنيكل والفضة المطلي بالنانو- تحسين مقاومة التآكل وأداء مكافحة-النوبات، مما يحل مشكلة "النوبات" في شفرات الفضاء الجوي.

 

 

3.1 المعالجة السطحية بالليزر

فهو يقوم بتعديل سطح قضيب التيتانيوم باستخدام ليزر عالي الطاقة-يتميز بالسرعة العالية والدقة العالية وتأثير بسيط على المصفوفة، ويمكنه في نفس الوقت تعزيز مقاومة التآكل والتآكل.

تستخدم الكسوة بالليزر مسحوق التيتانيوم Gr5 لتحضير طبقة من السبائك بسمك 0.5-2 مم، مما يحسن مقاومة التآكل بمقدار 5 مرات، وهو مناسب لظروف العمل الشاقة.

يمكن لسبائك سطح الليزر أن تتسلل إلى النيتروجين والكربون لتكوين طبقة متدرجة ذات الجهد العالي 1000-2000.

تأخذ معالجة التيتانيوم الملون بالليزر مع الأكسدة في الاعتبار الحماية والديكور.

 

3.2 تقنية زرع الأيونات

يقوم بحقن النيتروجين والأكسجين والكربون والأيونات الأخرى في سطح قضيب التيتانيوم بعمق 0.1-1 ميكرومتر، مما يمكن أن يزيد الصلابة بمقدار 3 مرات ويقلل كثافة تيار التآكل بمقدار أمرين من الحجم. لا تغير هذه التقنية أداء المصفوفة وتحقق تقوية على المستوى النانوي.

يمكن لزرع أيونات المعادن الثمينة أن يحقق مقاومة أفضل للتآكل، لكنه مرتفع التكلفة ولا يزال قيد البحث.

 

3.3 تكنولوجيا التعديل المركب

من الصعب تلبية المعالجة السطحية الفردية لظروف العمل المعقدة، وأصبح الجمع بين التقنيات المتعددة هو الاتجاه السائد. يمكن لمزيج الأنودة والرش المغنطروني تحضير طبقات TiO₂/Ag المضادة للبكتيريا بمعدل مضاد للبكتيريا >99%، مناسب للأجهزة الطبية والمزروعات؛ إن الجمع بين أكسدة نيتروجين البلازما والكسوة بالليزر يأخذ في الاعتبار مقاومة التآكل ومقاومة التآكل - الثقيلة.

 

 

متخصصون في تصنيع قضبان التيتانيوم المستديرة، نرحب باستفساراتكم على:Sam.Rui@bjrh-titanium.com