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鈦棒表面耐蝕耐磨處理的研究

來源:鈦棒,鈦板,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2016-4-26 15:32:51

由于自身具有優良的耐蝕性,一般不進行進一步提高其耐蝕性表面處理,但為了防止鈦在較易受腐蝕的鹽酸、硫酸等非氧化性酸水溶液中的全面腐蝕,防止在NaCl水溶液中的間隙腐蝕和點蝕,有時采用表面處理的方法。大氣氧化處理:鈦在高溫大氣中防置,就使氧化膜增厚,其膜厚隨溫度的升高,時間的延長而增厚。大氣氧化處理對鈦的全面腐蝕、間隙腐蝕都有效,方法比較簡便,但耐久性不十分可靠,這是因為大氣氧化處理僅使氧化膜增厚,純鈦在腐蝕環境中,增厚的氧化膜隨時間的延長而變薄,最終導致腐蝕。其耐蝕性能維持的時間由大氣氧化處理條件(T、t)以及腐蝕環境的苛刻程度所決定的,具體預測這個時間是很困難的。要求長期穩定運轉的部件材料一般不太采用這種方法。

鈦的缺點就是耐磨性差,表面易產生麻面等缺陷,目前,難以適用于滑動機械部件。目前正在積極研究開發種種表面處理方法。適用于鈦表面處理的方法有鍍Cr、Ni為代表的濕式鍍膜法、熱擴散法、堆焊法和濺射法等,最近比較先進的方法是CVD、PVD、PCVD表面強化法。1.濕式鍍膜:主要用鍍Cr、Ni-P法,(直接在鈦棒上鍍Cr困難,通常在鈦棒先鍍Ni,再鍍Cr。電解法成膜速度快,厚度數微米,(裝飾性鍍層僅1um)。是一種有效的耐磨表面處理方法。2.熱擴散法:廣泛用于鋼鐵材料的硬化處理的滲碳、氮化及硼化等熱擴散工藝,最近也被用于鈦。主要介紹一下離子氮化法 與氣體氮化不同,是采用輝光放電等離子體破壞鈦表面氧化膜,因此氮化前處理,不須除去氧化膜的機械研磨、酸洗,而且氮化效率高。鈦在850度,氮化膜厚從0.7um增至5.0um,表面硬度達1200—1600Hv,具有良好的耐膜性。3.堆焊法:利用等離子轉移弧進行鈦板表面堆焊硬化改性也具有優良的耐磨性。方法簡單,被處理材無須整個高溫下暴露,可防止力學性能的下降,。但須二次加工。僅局現于處理較厚的大型工件。4.濺射法:利用等離子流高速空氣射流,使滴下的熔融金屬噴鍍在被處理材表面的方法,不須真空,可在大氣中處理,生產效率高。但鍍膜的密合度不夠。

貴金屬涂覆:鈦的耐蝕性是依靠表面形成的氧化膜來維持的。這種氧化膜的生成反應,一般由下式表示:Ti+2H2O→TiO2 +4H+ +4e 這一反應是陽極反應,因此,只要提高鈦的電位就可使此反應進一步向右方向進行,這意味著鈦的氧化膜的穩定和耐蝕性的提高。但提高電位,必須由對電極,并從外部施加高電壓,同時,在面積大時,施加均一電壓也很困難,所以不常采用。一般,貴金屬在苛刻的環境下,也不腐蝕,顯高電位。利用這一點,在鈦表面涂覆貴金屬,鈦的電位就向貴的一方(電位高的方向),從而提高其耐蝕性。在貴金屬中通常采用較便宜的Pd、Ru或者它們的氧化物(PdO、RuO2)進行鈦的涂覆。在鈦上涂覆貴金屬或其氧化物對改善其耐蝕性及其有效,涂覆處理材料的耐蝕性可與Ti/FONT>0.15Pd合金匹敵。缺點是在流體或含固形物的流體中長期使用時,貴金屬膜會從鈦表面剝離,盡管這種剝離很少。目前,日本正在開發密和性好的涂覆方法,但成本更高。氣體法,由于必須在遠高于鈦相變點溫度下加熱,使組織、形狀發生變化等造成制品不能滿足使用要求;而CVD、PVD、PCVD法需要特殊設備而且能批量生產的大型設備正在開發中,成本高。(這些處理方法來提高耐蝕性的甚少,作為提高耐磨性有時采用。Pb+、Pt+注入法(離子束、電子束)離子注入表面改性對提高耐蝕性非常有效,但成本更高,正在研究中,尚未實用化。

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