一切資料常有它的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),為了更好地進(jìn)一步做到提升鈦合金耐腐蝕性、耐磨性能、抗軸體磨損性、高溫抗氧化等目地,對鈦合金開展表面解決是進(jìn)一步擴(kuò)張鈦合金應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的重要途徑,能夠這樣說現(xiàn)階段對合金的表面解決方式 基本上全部應(yīng)用到鈦合金的表面解決上,包含金屬材料電鍍工藝、化學(xué)鍍鎳、熱擴(kuò)散系數(shù)、陽極氧化處理、熱噴涂、低電壓正離子加工工藝、電子器件和激光器的表面細(xì)晶強(qiáng)化、非均衡磁控濺射表層的鍍膜、離子氮化、PVD法紀(jì)膜、正離子表層的鍍膜、納米技術(shù)技術(shù)這些。整體看來在鈦合金表面產(chǎn)生TiO、TiN、TiC滲涂層及TiAlN雙層納米膜依然是關(guān)鍵。
電鍍工藝:在鈦合金表面電鍍鎳、鍍硬鉻、鍍金等。鍍金目地是提升鈦合金的導(dǎo)電性能和纖焊性。鈦合金基材上面有一層緊密的金屬氧化物塑料薄膜,電鍍工藝不容易開展,因此 電鍍工藝前需要對鈦合金表面開展預(yù)備處理。
鈦合金微弧氧化：微弧氧化(MAO)是一項(xiàng)在金屬材料表面生長發(fā)育金屬氧化物微濾的新技術(shù)。它從陽極氧化處理發(fā)展趨勢而成,但它增加了好幾百伏的髙壓,提升了陽極氧化處理對電流的限定。該技術(shù)根據(jù)微弧充放電區(qū)一瞬間超高壓高溫煅燒立即把基材金屬材料變?yōu)榻饘傺趸锎善?并得到偏厚的金屬氧化物膜。對鈦合金微弧氧化膜,得到膜的強(qiáng)度高并與合金基材融合優(yōu)良。改進(jìn)了鈦合金表面的耐磨損、耐腐蝕、耐高溫沖擊性及絕緣層等特性,在很多行業(yè)具備應(yīng)用前景。
表面空氣氧化解決：一般鈦和鈦合金相較常見的生物用鋁合金CoCr鋁合金和316L不銹鋼板的耐腐蝕性都較弱,并且所造成的損壞粉在植物體內(nèi)都是有也許造成負(fù)面影響。因而,新研發(fā)的一些生物用鈦合金在植物體內(nèi)應(yīng)用以前通常都需要采用合理的表面解決,以增強(qiáng)其耐磨性。因此，日本豐橋技術(shù)科學(xué)研究高校和大同市特殊鋼材企業(yè)探討了一種新研發(fā)的生物用β型鈦合金。Ti29Nb13Ta46Zr(通稱TNTZ鋁合金),采用表面空氣氧化解決增強(qiáng)其表面耐磨性能。
離子注入:離子注入與其他表面解決技術(shù)
對比表明了眾多優(yōu)勢,與物理學(xué)或有機(jī)化學(xué)液相堆積對比,關(guān)鍵優(yōu)勢在：
①膜與基材融合好,抗機(jī)械設(shè)備、化學(xué)效用不脫落工作能力強(qiáng)；
②引入全過程不規(guī)定上升基材溫度,進(jìn)而可維持產(chǎn)品工件幾何圖形精密度;
③加工工藝可重復(fù)性好等。很多學(xué)者報(bào)導(dǎo)了氮離子注入對Ti6Al4V鋁合金表面成份、組織架構(gòu)、強(qiáng)度及固體力學(xué)特性有較好緩解實(shí)際效果。
TiC也是超硬相,故鈦合金經(jīng)離子注入碳也一樣能夠加強(qiáng)鈦合金表面?？墒且?yàn)榈入x子技術(shù)基離子注入并不是持續(xù)全過程,增加每一負(fù)單脈沖電位差時(shí),伴隨著單脈沖電位差由零降低至谷值,再回暖至零,產(chǎn)生著磁控濺射和引入2個(gè)全過程。假如等離子技術(shù)中帶有金屬材料或碳離子時(shí),在單脈沖電位差為零時(shí),在一定情況下還會繼續(xù)在表面產(chǎn)生單一碳沖積物,在一定單脈沖工作電壓(10~30kV)功效下,該單一碳層的構(gòu)造為類金鋼石碳(DLC)。進(jìn)而能夠得到比注氮層摩擦阻力更低,耐磨性能更強(qiáng)的表面改性材料層。表面單一碳層經(jīng)試驗(yàn)明確其為DLC膜。經(jīng)那樣解決的鈦合金,表面強(qiáng)度提升4倍,在同類原材料組成磨擦副,干磨擦情況下,摩擦阻力由0·4降低至0·1,耐磨性能較未離子注入的提升30倍之上。
電子束提高堆積(IBED)：運(yùn)用電子束提高堆積(IBED)方式 制得了CrC硬質(zhì)的膜,可用以鈦合金的軸體損壞安全防護(hù)。研究表明,CrC表明出最合適的軸體疲憊特點(diǎn);而拋丸后涂敷的CrC膜則表明出了最大的軸體損壞抵抗力。
鍍層技術(shù)：鍍層技術(shù)是改進(jìn)鈦合金抗氧化的有效的方式。英國一家企業(yè)科學(xué)研究出一種改進(jìn)鈦合金抗氧化能的新方式 ,在鈦合金基材上添一種勻稱的合金銅鍍層。鍍層常用的合金銅可從下面三種構(gòu)成中選擇一種:1·銅 7%鋁;2·銅 4·5%鋁;3·銅 5·5%鋁+3%硅。涂層是在基體溫度低于619℃的條件下進(jìn)行涂覆的。
激光淬火：據(jù)報(bào)道鈦合金TC11微動(dòng)磨損量隨法向載荷和微動(dòng)幅度的增大而增加。激光淬火后鈦合金TC11抗微動(dòng)磨損能力有所提高,其提高幅度與微動(dòng)幅度大小,抗微動(dòng)磨損能力的改善是激光淬火使組織細(xì)化、硬度提高的結(jié)果。
激光熔覆：航空發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金鎳基合金摩擦副的接觸磨損是航空發(fā)動(dòng)機(jī)使用中的一大難題,利用激光熔覆技術(shù)可獲得優(yōu)良的涂層,為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)零件的修復(fù)開創(chuàng)了一條新途徑,熔覆合金粉末是CoCrW和WC的機(jī)械混合物,提高了高溫耐磨和抗腐蝕性能,技術(shù)特點(diǎn)是制備時(shí)間短,質(zhì)量穩(wěn)定,并消除了由于熱影響可能產(chǎn)生的裂紋問題。
離子轟擊:TC11鈦合金經(jīng)氮離子轟擊表面處理后,表面可獲得由TiN和Ti2N組成的改性層,硬度為600~800HV;表面硬度的提高,有利于改善TC11鈦合金的耐磨性。
等離子滲氮與噴丸處理：利用直流脈沖等離子電源裝置對Ti6Al4V鈦合金表面滲氮處理,采用噴丸形變強(qiáng)化(SP)對滲氮層進(jìn)行后處理,在鈦合金表面獲得由TiN、Ti2N、Ti2A1N等相組成的滲氮層,該改性層能夠顯著地提高鈦合金常規(guī)磨損和微動(dòng)磨損(FW)抗力,但降低了基材的FF抗力。滲氮層的減摩和抗磨性能與SP引入的表面殘余壓應(yīng)力協(xié)同作用,使鈦合金FF抗力超過了SP單獨(dú)作用。提高滲氮層韌度對改善鈦合金FF和FW性能均十分重要。
DLC膜：復(fù)合碳膜具有獨(dú)特的物理、力學(xué)和化學(xué)性能,它已被作為眾多的研究對象。利用射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法制備類金剛石薄膜,其主要目的也是為提高鈦合金的表面硬度和耐摩擦性。試驗(yàn)結(jié)果表明膜中鈦含量超過9%,膜的硬度將會下降,且膜基結(jié)合力強(qiáng)度也是有限的。
液相沉積：TC4表面液相沉積生物陶瓷涂層。近年來,通過化學(xué)處理,在鈦合金基體植入件表面制取生物陶瓷涂層的探索性研究已有公開的報(bào)道。如用高濃度的NaOH或H2O2處理工藝,提出的兩步堿處理工藝,還有人引入了乙烯基三乙氧基硅烷和聚丙烯酸鈉等調(diào)制劑來獲得生物陶瓷涂層。對TC4合金進(jìn)行簡單的酸堿預(yù)處理后,再在一種仿體液的快速鈣化溶液(FCS)中浸泡沉積,以期獲得梯度結(jié)合的生物活性好的鈦基HA生物陶瓷涂層復(fù)合材料。該方法的研究對鈦合金直接作為硬組織植入材料應(yīng)用有著十分重要的理論意義和潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
