Có nhiều phương pháp xử lý bề mặt cho titan, bao gồm thấm nitơ ion (hoặc thấm nitơ plasma), lắng đọng bề mặt titan nitrit, cấy ion, tạo hợp kim bề mặt và phun bề mặt lớp phủ gốm.
1. Công nghệ chuẩn bị lớp phủ chịu mài mòn và nhiệt độ cao cho các thành phần hợp kim titan
1) Công nghệ chuẩn bị lớp phủ chống mài mòn
Mài mòn là một trong những nguyên nhân chính gây ra hỏng hóc các bộ phận cơ khí, chiếm khoảng 60% đến 80% các hỏng hóc của bộ phận cơ khí và có ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ và độ tin cậy của các bộ phận cơ khí. Khả năng chống mài mòn của titan và hợp kim titan tương đối kém, hệ số ma sát lớn và dễ xảy ra hiện tượng mài mòn. Công nghệ chuẩn bị lớp phủ chống mài mòn là một phương tiện quan trọng để cải thiện khả năng chống mài mòn của titan và hợp kim của nó. Hiện nay, các phương pháp xử lý được nghiên cứu nhiều hơn bao gồm phun nhiệt, mạ điện và mạ hóa học, lắng đọng hơi, công nghệ cấy ion, thấm nitơ và thấm nitơ biển. Kỹ thuật vật liệu kim loại titan carbon, boron hóa, oxy hóa vi hồ quang và công nghệ xử lý bề mặt composite, v.v.
2) Công nghệ chuẩn bị lớp phủ chịu nhiệt độ cao
Với việc ứng dụng hợp kim titan trong tua bin khí trên tàu, các yêu cầu cao hơn đã được đặt ra đối với khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao của chúng. Khi titan được sử dụng làm cánh tuabin khí, v.v., nó có khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao kém và dễ bị "giòn oxy". Nghĩa là, sau khi tiếp xúc lâu dài với không khí ở nhiệt độ cao, một lớp oxit giòn sẽ hình thành trên bề mặt titan, lớp này sẽ làm giòn hợp kim titan và giảm độ giãn dài. Nó có thể đạt tới 50%. Tuy nhiên, rất khó để cải thiện đồng thời khả năng chống oxy hóa của hợp kim titan thông qua thiết kế tối ưu hóa thành phần hợp kim hoặc phương pháp kiểm soát cấu trúc vi mô. Công nghệ sửa đổi bề mặt và phủ bề mặt phải được sử dụng để cải thiện nó.
3) Công nghệ chuẩn bị lớp phủ chịu mài mòn ở nhiệt độ cao
Các cánh tuabin khí của tàu có thể bị mòn trong điều kiện nhiệt độ cao. Do tác động kép của mài mòn và nhiệt độ cao, tốc độ hư hỏng của các bộ phận sẽ tăng nhanh. Vì vậy, việc nghiên cứu cơ chế mài mòn ở nhiệt độ cao, thiết kế lớp phủ chịu mài mòn ở nhiệt độ cao và cải thiện khả năng chống mài mòn ở nhiệt độ cao là rất quan trọng. nghĩa. Vật liệu gốm chủ yếu được kết hợp với liên kết ion và liên kết cộng hóa trị. Chúng có năng lượng liên kết hóa học cao và lực liên kết giữa các nguyên tử mạnh, khiến vật liệu gốm có ưu điểm là điểm nóng chảy cao, độ cứng cao, độ ổn định hóa học cao và hệ số ma sát thấp. Thông qua phun plasma và phủ laser Công nghệ này có thể chuẩn bị lớp phủ gốm trên bề mặt hợp kim titan để tạo thành hỗn hợp hợp kim titan gốm. Các phương pháp chuẩn bị hiện nay bao gồm phủ nano-ceramic phun plasma, phủ nano-TiO2 phun lạnh, phun laser và phủ laser.
2. Công nghệ chế tạo lớp phủ giảm ma sát và chống mài mòn trên các chi tiết hợp kim titan
1) Công nghệ chuẩn bị lớp phủ chống ma sát
Để đáp ứng nhu cầu giảm ma sát của các bộ phận như bánh răng hàng hải, piston, van và lò xo titan, các vật liệu tự bôi trơn như than chì, molypden disulfide, polytetrafluoroethylene, oxit chì và florua được thêm vào để tạo thành khe hở giữa hai loại này. các bề mặt. Một lớp màng bôi trơn rắn có thể làm giảm hệ số ma sát và tăng khả năng chống mài mòn của vật liệu. Các phương pháp chuẩn bị lớp phủ chống ma sát bao gồm lớp phủ MoS z phún xạ magnetron, lớp phủ PTFE phun plasma, chuẩn bị quá trình định vị điện cực (Ni-P)-công nghệ phủ composite than chì, v.v.
(2) Công nghệ chế tạo lớp phủ chống ma sát và chống mài mòn
Để đáp ứng nhu cầu thực tế về giảm ma sát và chống mài mòn của vật liệu titan, thông qua công nghệ xử lý bề mặt thích hợp của hợp kim titan và titan, các lớp phủ chống ma sát và chống mài mòn được chuẩn bị trên bề mặt của hợp kim titan và titan để cải thiện độ ma sát của hai vật thể trong chuyển động tương đối, tức là cặp ma sát. Khả năng chống mài mòn và giảm tổn thất ma sát trong quá trình di chuyển có thể đạt được mục đích giảm hệ số ma sát, giảm ma sát và kiểm soát mài mòn. Các phương pháp chế tạo lớp phủ chống ma sát và chống mài mòn bao gồm thấm cacbon huyết tương, thấm nitơ lưu huỳnh, thấm cacbon lưu huỳnh, phún xạ magnetron lớp phủ Ti/MoS2, lắng đọng hơi vật lý Lớp phủ hỗn hợp TiAIN/TiN, lắng đọng pha hơi vật lý của lớp phủ composite nhiều lớp TiN/TiCN , sự lắng đọng nguồn hồ quang cathode của màng carbon giống như kim cương, chuẩn bị laser kích thích xung tốc độ lặp lại cao công suất cao của màng carbon giống như kim cương, v.v.
3. Công nghệ bào chế lớp phủ cách điện cho linh kiện kim loại
Mặc dù hợp kim titan có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, nhưng khi hợp kim titan được sử dụng tiếp xúc với các kim loại khác nhau trong môi trường ăn mòn trong nước biển và khí quyển biển, sẽ tạo ra sự khác biệt tiềm năng do điện cực màng TiO2 hình thành tự nhiên trên bề mặt và tiềm năng cao. thấp hơn. Bề mặt của các kim loại khác nhau sẽ bị oxy hóa, gây ra hiện tượng ăn mòn vật liệu. Vì vậy, để tránh sự ăn mòn trong nước biển của các đường ống, phụ kiện đường ống và các bộ phận đóng tàu khác làm bằng đồng, hợp kim đồng và thép tiếp xúc với hợp kim titan trong quá trình sử dụng, phải sử dụng các phương pháp xử lý bề mặt thích hợp để tạo thành lớp phủ trên bề mặt. của hợp kim titan. Lớp phủ chống ăn mòn cách điện để cải thiện khả năng chống ăn mòn của titan và các vật liệu kim loại khác. Các phương pháp chuẩn bị lớp phủ cách điện và chống ăn mòn bao gồm lớp phủ cách điện bằng gốm oxy hóa vi hồ quang, lớp phủ gốm nano oxy hóa vi hồ quang, lớp phủ cách điện anodized, v.v.
