Vďaka svojim komplexným vlastnostiam-vrátane vysokej špecifickej sily, nízkej hustoty, vysokej-teplotnej odolnosti, ne-magnetických vlastností a vynikajúcej biokompatibility-zliatiny titánusa stali základnými a kritickými materiálmi v leteckom a kozmickom priemysle, obrane, zdravotníckych pomôckach, špičkovej{0}}chemickej a civilnej presnej výrobe. Zliatiny titánu však prirodzene trpia nedostatkami, ako je nízka povrchová tvrdosť, slabá odolnosť proti opotrebovaniu a slabá odolnosť voči kontaktnej korózii. V zložitých prevádzkových podmienkach, vratnom trení, nerovnomernom kontakte s kovom a vo vysoko korozívnych prostrediach sú veľmi náchylné na opotrebovanie a zlyhanie korózie, čo výrazne obmedzuje životnosť a aplikačné hranice komponentov zliatiny titánu.
Na prekonanie týchto výkonnostných obmedzení titánových zliatin boli široko prijaté rôzne technológie povrchovej úpravy. Medzi nimi mikro-oxidácia elektrickým oblúkom (MAO)-nový-keramizačný proces povrchovej úpravy in situ-vytvára hustý, vysoko{5}}tvrdý a vysoko korózne- odolný film oxidu keramiky priamo na povrchu zliatiny titánu. To výrazne zvyšuje odolnosť substrátu proti opotrebeniu, odolnosť proti korózii, elektrickú izoláciu a odolnosť proti nárazu, vďaka čomu je MAO dnes popredným pokrokovým procesom špičkového spevnenia povrchu zliatin titánu.
I. Princípy a fázy procesu mikro-oblúkovej oxidačnej technológie pre zliatiny titánu
Mikro-oxidácia elektrickým oblúkom je vysokoenergetická elektrochemická povrchová úprava-vyvinutá z konvenčnej anodizácie. V tomto procese sú obrobky z titánovej zliatiny umiestnené v špecializovanom elektrolytickom systéme. Na rozbitie povrchovej pasivačnej vrstvy sa používa-elektrické pole vysokého napätia. V dôsledku kombinovaných účinkov elektrochemických, termochemických a plazmových-chemických procesov podlieha povrch zliatiny okamžitému-topeniu pri vysokej teplote, spekaniu a fázovej transformácii, čo vedie k in situ rastu vrstvy keramického oxidu metalurgicky viazaného na substrát.
Celý proces rastu oxidácie mikro{0}}oblúka možno rozdeliť do štyroch základných etáp:
Fáza 1: Pred-iskovacia fáza. Na začiatku aplikácie prúdu sa z povrchu obrobku rýchlo vyzráža veľké množstvo kyslíka, čím sa vytvorí plynotesná vrstva a rýchlo sa vytvorí hustý, izolačný pasivačný film. Prúdová hustota okamžite stúpne na svoj vrchol a potom rýchlo klesne, čím sa položí základ pre následné zlyhanie a iniciáciu iskry.
Fáza 2: Fáza výboja iskry. Keď napätie stále rastie, pasivačný film na slabých miestach sa jeden po druhom rozpadá, čím sa medzi elektródami vytvorí kanál plazmového výboja. Na povrchu obrobku sa objavuje množstvo malých putujúcich iskier, pričom miesta rozpadu sa náhodne posúvajú a film začína tvoriť jadrá a rásť.
Fáza 3: Fáza stabilizácie mikro-oblúka. Ako proces pokračuje, rozptýlené iskry sa postupne premieňajú na stabilné mikro-oblúky; intenzita oblúkov sa zvyšuje, ich počet sa znižuje a ich pohyb sa zrýchľuje. Hrúbka filmu sa stále zvyšuje, odpor obrobku neustále stúpa a prúd má tendenciu stabilizovať sa. Toto je fáza jadra, počas ktorej keramický film primárne hrubne a hustne.
Fáza 4: Fáza uzavretia lokalizovaného oblúka. Ku koncu procesu sa počet povrchových oblúkových škvŕn výrazne znižuje, ich pohyb sa spomaľuje a prúdová hustota klesá. Štruktúra povlaku sa stáva rovnomernou a hustou, defekty sa výrazne redukujú a nakoniec sa vytvorí keramická výstužná vrstva s extrémne silnou priľnavosťou a rovnomernou hrúbkou. Prostredníctvom tejto štvorstupňovej kontinuálnej reakcie sa povrch obrobku podrobuje plazmovému bombardovaniu, taveniu a difúzii, spekaniu a fázovej transformácii a rýchlemu tuhnutiu, výsledkom čoho je nakoniec keramický povlak, ktorý sa neodlupuje, vykazuje vysokú pevnosť spoja a má vysokú stabilitu.
II. Hlavné výhody procesu mikro-oblúkovej oxidácie
V porovnaní s tradičnými metódami povrchovej úpravy, ako je striekanie, galvanické pokovovanie a konvenčné eloxovanie, technológia mikro-oblúkovej oxidácie zliatiny titánu ponúka výrazné výhody:
1. Extrémne vysoká pevnosť väzby: Povlak rastie in situ na substráte a vytvára metalurgickú väzbu, ktorá zabraňuje delaminácii alebo odlupovaniu a poskytuje vynikajúcu odolnosť proti nárazu a oderu.
2. Kontrolovateľné vlastnosti povlaku: Úpravou parametrov, ako je zloženie elektrolytu, napätie, prúd, frekvencia a teplota, možno presne kontrolovať hrúbku, hustotu, tvrdosť a odolnosť proti korózii, aby sa dosiahla prispôsobená funkčnosť.
3. Žiadne poškodenie substrátu: Hoci lokalizovaná teplota počas mikro-oblúkového výboja môže dosiahnuť niekoľko tisíc K, celkový nárast teploty obrobku je extrémne nízky (teplota substrátu < 300 stupňov ). Tento proces nemení mechanické vlastnosti substrátu z titánovej zliatiny a nepredstavuje žiadne riziko deformácie alebo zmäknutia žíhaním.
4. Silná celoplošná-možnosť poťahovania: Proces bez obmedzenia štruktúrou obrobku umožňuje rovnomerné poťahovanie zložitých vnútorných dutín, nepravidelných zakrivených povrchov, hrán a rohov a mikro-pórov, vďaka čomu je vhodný pre všetky typy presných a zložitých titánových komponentov.
5. Jednoduchý proces a vysoká nákladová-efektívnosť: Nevyžadujú sa žiadne vysoké-teploty ani vákuum. proces predúpravy je jednoduchý; metóda je šetrná k životnému prostrediu a vhodná pre-veľkú priemyselnú výrobu.
6. Vynikajúci celkový výkon: Spája húževnatosť kovu s vysokou tvrdosťou a odolnosťou keramiky voči korózii, čím sa výrazne znižuje povrchový koeficient trenia a dôkladne sa rieši-široké výzvy odvetvia v súvislosti so zliatinami titánu, ktoré sú náchylné na opotrebovanie a koróziu.
Záver
V dôsledku svojich základných nedostatkov-nízka tvrdosť, slabá odolnosť proti opotrebeniu a slabá odolnosť proti kontaktnej korózii-zliatiny titánu čelia obmedzeniam pri-náročných aplikáciách. Mikro-oxidácia oblúka (MAO), ako vysoko účinný, ekologický, substrát{5}}šetrný a nákladovo{6}}efektívny proces modifikácie keramiky in situ-, môže zásadne riešiť nedostatky povrchovej účinnosti titánových zliatin, pričom výrazne zvyšuje odolnosť obrobku proti opotrebovaniu, koróziu, tepelnú izoláciu a stabilitu povrchu. Vďaka neustálej optimalizácii elektrolytických systémov a iteratívnemu zdokonaľovaniu elektrických parametrov technológia mikro-oblúkovej oxidácie ešte viac prelomí technické bariéry. Dosiahne rozsiahlejšiu{11}}priemyselnú implementáciu v špičkových{12}}oblastiach, ako je letecký a kozmický priemysel, námorné inžinierstvo, špičkové{13}}zariadenia a lekárske zariadenia, čím sa stane kľúčovým základným procesom, ktorý poháňa priemysel zliatin titánu smerom k-kvalitnejším, presnejším a{15}}produktom s dlhšou životnosťou.
E-e-mail:garychen3215@hotmail.com
Adresa: No.35, Baoti Rd, mesto Baoji, provincia Shaanxi, Čína
Kontakt: pán Gary Chen
Telefón: +86-917-8883215
Mobil/WhatsApp: +86 13092900605
