Hvad er overfladebehandlingsmetoderne for titanlegeringer?
titanlegering anvendes bredt inden for luftfart, kemisk industri og biomedicinske områder. Ikke desto mindre begrænser deres lave hårdhed og uheldige fjende af slid og kontaktformindskelse deres anvendelse. udnyttelsen af overfladejusteringsinnovation til at arbejde på et overfladisk niveau af egenskaber af titanlegering har trukket i stor overvejelse. Kemisk behandling eller kemisk oxidation er normalt den mest almindelige metode til at øge bindingskraften mellem underlaget og belægningslaget og overfladens modstandsdygtighed over for korrosion. Ikke desto mindre er oxidfilmen opnået ved kemisk oxidation tynd og har dårlig korrosionsbestandighed og holdbarhed. Kemisk plettering og galvanisering på titanium er vanskelig på grund af oxidfilmen på overfladen. I modsætning hertil betragtes mikrobueoxidationsbehandling generelt som den mest lovende titanlegeringsoverfladebehandlingsmetode i øjeblikket.
Generelt har titanium og titanlegeringer dårligere slidstyrke end de almindeligt anvendte biologiske legeringer CoCr-legering og 316L rustfrit stål, og det producerede slidpulver kan have negative virkninger i den biologiske krop. Derfor kræver nogle nyudviklede titanlegeringer til biologisk brug ofte passende overfladebehandling for at forbedre deres slidstyrke, før de bruges in vivo. For yderligere at forbedre korrosionsbestandigheden, slidstyrken, gnidningsmodstanden, højtemperaturoxidationsbestandigheden osv. af titanlegeringer, er overfladebehandling af titanlegeringer en effektiv måde at udvide anvendelsesområdet for titanlegeringer yderligere. Det kan siges, at den nuværende brug af metaller Næsten alle overfladebehandlingsmetoderne er blevet anvendt til overfladebehandling af titanlegeringer, herunder metalplettering, kemisk plettering, termisk diffusion, anodisering, termisk sprøjtning, lavtryksionteknologi, elektronisk og laseroverfladelegering og ikke-ligevægtsmagnetronforstøvningsbelægning. , ionnitrering, PVD-filmproduktion, ionplettering, nanoteknologi osv. Det ser ud til, at dannelsen af TiO, TiN og TiC infiltrationsbelægninger på overfladen af titanlegeringer og overfladeoxidationsbehandlingen af TiAlN flerlags nanofilm for at forbedre deres overfladeslidbestandighed er stadig i fokus for forskningen.
Flydende aflejring:Flydende biokeramisk belægning på TC4 overflade. I de senere år er sonderende forskning i forberedelse af biokeramiske belægninger på overfladen af titanlegeringsmatriximplantater gennem kemisk behandling blevet offentliggjort. For eksempel er den to-trins alkalibehandlingsproces, der er foreslået ved at bruge højkoncentreret NaOH- eller H2O2-behandlingsproces, og nogle mennesker har introduceret modulatorer som vinyltriethoxysilan og natriumpolyacrylat for at opnå biokeramiske belægninger. Efter simpel syre-base forbehandling nedsænkes TC4 titanlegering og deponeres i en hurtig forkalkningsopløsning (FCS), der simulerer kropsvæske, for at opnå gradientbundne titanium-baserede HA biokeramiske belægningskompositter med god biologisk aktivitet. Studiet af denne metode har meget vigtig teoretisk betydning og potentiel økonomisk værdi for den direkte anvendelse af titanlegeringer som hårdtvævsimplantatmaterialer.
Overfladeoxidationsbehandling:Sammenlignet med andre overfladebehandlingsteknologier viser ionimplantation mange fordele. Sammenlignet med fysisk eller kemisk dampaflejring er de vigtigste fordele: ① Filmen er godt kombineret med substratet og har stærk modstandsdygtighed over for mekaniske og kemiske effekter uden at skalle af; ② Implantation Processen kræver ikke en stigning i substrattemperaturen, hvorved den geometriske nøjagtighed af emnet opretholdes; ③ Processen har god repeterbarhed osv. Mange forskere har rapporteret, at nitrogenionimplantation har en god effekt på at forbedre overfladesammensætningen, mikrostrukturen, hårdheden og tribologiske egenskaber af Ti6Al4V titanlegering. TiC er også en superhård fase, så ionimplantation af kulstof i titanlegeringer kan også styrke overfladen af titanlegeringer. Men da plasmabaseret ionimplantation ikke er en kontinuerlig proces, når hvert negativt pulspotentiale påføres, da pulspotentialet falder fra nul til dalværdien og derefter stiger tilbage til nul, forekommer to processer, sputtering og implantation. Hvis plasmaet indeholder metal- eller kulstofioner, når pulspotentialet er nul, vil der under visse betingelser blive dannet et enkelt kulstofaflejringslag på overfladen. Under en bestemt pulsspænding (10~30kV), vil strukturen af dette enkelte kulstoflag være diamantlignende kulstof (DLC). Som et resultat heraf kan der opnås et overflademodifikationslag med lavere friktionskoefficient og bedre slidstyrke end det nitrogeninjicerede lag. Det enkelte carbonlag på overfladen blev eksperimentelt bestemt til at være en DLC-film. Overfladehårdheden af den på denne måde behandlede titanlegering øges med 4 gange. Når det samme materiale danner et friktionspar, under tørre friktionsforhold, falder friktionskoefficienten fra 0,4 til 0,1, og slidstyrken er mere end 30 gange højere end uden ionimplantation. .
Ionstråleforstærket aflejring (IBED):En CrC-hård film blev fremstillet ved hjælp af ionbeam enhanced deposition (IBED)-metoden, som kan bruges til beskyttelse mod slitage af titanlegeringer. Forskning viser, at CrC viser de bedste gnidningstræthedsegenskaber; og den CrC-film, der er coatet efter shot-peening, viser den højeste gnidningsslidstyrke. Ionbombardement: Efter overfladebehandling af TC11 titanlegering ved nitrogenionbombardement kan et modificeret lag bestående af TiN og Ti2N opnås på overfladen med en hårdhed på 600 ~ 800HV; stigningen i overfladehårdhed er befordrende for at forbedre slidstyrken af TC11 titanlegering. Plasmanitrering ogskudepisning:DC puls plasma strømforsyningsenhed bruges til at nitrere overfladen af Ti6Al4V titanlegering, og shot peening deformation styrkelse (SP) bruges til at efterbehandle nitreringslaget. TiN, Ti2N og Ti2A1N opnås på overfladen af titanlegeringen. Et nitreret lag sammensat af lige faser, dette modificerede lag kan væsentligt forbedre den konventionelle slid- og gnidningsslidstyrke (FW) af titanlegeringer, men reducerer FF-modstanden af basismaterialet. De friktionsreducerende og anti-slidegenskaber af det nitrerede lag arbejder synergistisk med overfladens resterende trykspænding introduceret af SP, hvilket gør, at titanlegeringens FF-modstand overstiger SP alene. Forbedring af sejheden af det nitrerede lag er meget vigtigt for at forbedre FF- og FW-egenskaberne
af titanlegeringer. DLC membran:Komposit carbonmembran har unikke fysiske, mekaniske og kemiske egenskaber, og den er blevet brugt som genstand for adskillige undersøgelser. Hovedformålet med at bruge radiofrekvensplasmaforstærket kemisk dampaflejringsmetode til fremstilling af diamantlignende kulstoffilm er at forbedre overfladens hårdhed og friktionsmodstand af titanlegeringer. Testresultaterne viser, at hvis titanindholdet i filmen overstiger 9%, vil filmens hårdhed falde, og filmbasens bindingsstyrke er også begrænset.
AC mikro-bue oxidation:Micro-arc oxidation (MAO) er en ny teknologi til dyrkning af oxidkeramiske film på metaloverflader. Det udviklede sig fra anodisering, men det påførte en højspænding på flere hundrede volt og brød igennem spændingsbegrænsningerne ved anodisering. Denne teknologi omdanner uædle metallet direkte til oxidkeramik gennem øjeblikkelig højtemperatur- og højtrykssintring i mikrobueudledningszonen og opnår en tykkere oxidfilm. For mikrobueoxidationsfilmen på overfladen af titanlegering er hårdheden af den opnåede film høj, og den er godt kombineret med metalmatrixen. Det forbedrer slidstyrken, korrosionsbestandigheden, termisk stødmodstand og isoleringsegenskaber af titanlegeringsoverfladen og har anvendelsesmuligheder på mange områder.
