Titanyum Dövmelerin Yüzey İşlem Teknolojisi

Titanyum dövmeHavacılık, uzay motoru, kimya ve tıp alanlarında son derece yüksek yüzey kalitesi gerektiren zorlu ortamlarda hizmet verir. İşlenmemiş parçaların yüzey kusurları arızaya neden olma eğilimindedir. Bilimsel yüzey işlemi, yüzeyi güçlendirebilir ve değiştirebilir, kaliteyi artırabilir, hizmet ömrünü uzatabilir ve aşırı çalışma koşullarında güvenliği sağlayabilir.

 

 

Malzeme yüzeyinin kimyasal bileşiminin, organizasyonel yapısının veya morfolojik özelliklerinin fiziksel, kimyasal, elektrokimyasal veya diğer yöntemlerle değiştirilmesi anlamına gelir. Geliştirilmiş korozyon direnci, geliştirilmiş aşınma direnci ve optimize edilmiş biyouyumluluk gibi işlevsel hedeflere ulaşabilir.

 

 

 

(I) Kimyasal Pasivasyon: Düşük Maliyet

Kimyasal pasivasyon, korozyonu izole eden yoğun bir TiO₂ pasivasyon filmi oluşturmak için dövülmüş titanyumun kimyasal bir çözeltiye daldırılmasını içerir. Endüstriyel ana proses, 30 dakika süreyle daldırma için %20-30 nitrik asit kullanır ve 5-15 nm'lik bir film oluşturur. Boyutlar üzerinde minimum etkiyle basitlik, düşük maliyet ve yüksek verimlilik avantajlarına sahiptir. Geleneksel çalışma koşullarında titanyum dövme parçaların toplu olarak korunmasına uygun olup, kimyasal flanşlarda ve sıradan enerji bileşenlerinde yaygın olarak kullanılır.

 

Ancak film nispeten incedir, güçlü korozyona ve yüksek gerilime dayanamaz ve aşırı çalışma koşullarına uygulanamaz.

 

(II) Eloksal: Hassas Senaryolar

Eloksallama elektrokimyasal bir işlemdir. Dövülen titanyum, 10-30μm oksit film oluşturmak için 20-60V voltaj altında sülfürik asit elektroliti ile işlenir. Korozyon direnci kimyasal pasivasyona göre %50'den daha fazladır. Filmin rengi ayarlanabilir, işlevsel ve dekoratif özellikleri birleştirir ve gözenekli yapısı biyouyumluluğu optimize edebilir. Tıbbi ortopedik implantlar ve hassas elektronik titanyum bileşenler için uygundur.

 

Dezavantajı ise filmin kırılgan olması, güçlü darbelere dayanamaması ve yüksek-aşınma ve yüksek-yorucu çalışma koşulları altında dikkatli kullanılması gerektiğidir.

 

(III) Mikroark Oksidasyonu: Aşırı Çalışma Koşulları

Microarc Oxidation (MAO) is a high-end electrochemical technology. High-voltage (300-600V) induced microarc discharge generates a 50-100μm TiO₂/Al₂O₃ composite ceramic film on the surface of titanium forgings. The film-substrate bonding is tight, featuring excellent corrosion resistance, high-temperature resistance (>500 derece), yüksek sertlik ve aşınma direnci. Havacılık ve uzay motorlarının ve deniz mühendisliğinin temel bileşenleri için uygun, aşırı çalışma koşulları altında titanyum bileşenlere yönelik temel koruma çözümüdür.

 

Dezavantajları ise artan yüzey pürüzlülüğü ve yüksek maliyettir; bu da uygulamanın yalnızca üst düzey senaryolarla sınırlı olmasını sağlar.

 

(IV) Bilyeli Dövme: Yüksek Yorulma Stresi Altındaki Bileşenler

Bilyeli dövme fiziksel bir modifikasyon işlemidir. Yüksek-hızlı mermiler, %200'den büyük veya buna eşit kapsama oranına sahip 0,1-0,3 mm'lik bir basınç gerilimi katmanı oluşturmak üzere dövme titanyum parçalarına çarpar. Alternatif yüklere maruz kalan anahtar parçalar için özel olarak tasarlanmış, yorulma çatlaklarını önleyebilir, yorulma direncini %30'dan fazla artırabilir ve yüksek gerilim altındaki bileşenlerin hizmet ömrünü uzatabilir.

 

Not: Yüzey pürüzlülüğü biraz artar ve ultra-yüksek-hassasiyetteki bileşenler için daha sonra cilalama yapılması gerekir.

 

(V) Fiziksel Buhar Biriktirme (PVD): Hassas Kaplama Teknolojisi

PVD, ultra-sert kaplamalı bir vakumlu kaplama teknolojisidir. Alt tabaka performansına zarar vermeden sürtünmeyi ve aşınmayı azaltır ve parametreleri özelleştirmeyi destekleyecek şekilde ayarlanabilir. Titanyum dişliler ve rulmanlar gibi yüksek-aşınan bileşenler için uygundur.

 

Sınırlamalar: Kaplama ince olduğundan darbelere dayanamaz ve hazırlık maliyeti yüksektir.

 

(VI) Elektro-parlatma: Biyomedikal Alan

Elektro-parlatma, elektrokimyasal tesviye ve saflaştırma için fosforik asit- bazlı bir elektrolit kullanır ve Ra değeri 0,1μm'den az veya ona eşit olan bir titanyum yüzeyiyle sonuçlanır. Mikro çatlak kusurlarını ortadan kaldırır ve mükemmel biyouyumluluk sunar; çoğunlukla tıbbi implantlar için kullanılır ve ayrıca yarı iletkenler gibi yüksek-saflık senaryolarına da uygulanabilir.

 

Dezavantajları: Yüksek enerji tüketimi, düşük verimlilik, sıkı parametre kontrolü ve geleneksel toplu işlemleri gerçekleştirememe.

 

 

Dövme titanyum için yüzey işleme proseslerinin seçimi, malzeme özelliklerini, hizmet ortamını, fonksiyonel gereklilikleri ve ekonomik verimliliği kapsamlı bir şekilde dikkate alarak "çalışma koşulu adaptasyonu, performans önceliği ve maliyet kontrolü" ilkelerini takip etmelidir.

• Sıcaklık direnci ve korozyon yorulma direnci gerektiren havacılık motorlarının kompresör kanatları için, "mikro ark oksidasyonu + bilyeli dövme" bileşik işlemi benimsenir.
• Güçlü korozyona karşı direnç gerektiren kimyasal reaktörlerin karıştırıcı kanatları için, "kimyasal pasivasyon + PTFE kaplama"dan oluşan düşük-maliyetli-korozyon önleyici kombinasyon seçilir.
• Hem biyouyumluluk hem de aşınma direnci gerektiren tıbbi yapay eklemlerde temizlik ve osseointegrasyonun sağlanması amacıyla "elektropolisaj + eloksal" işlemi kullanılmaktadır.
• Deniz suyu korozyonuna ve erozyona karşı direnç gerektiren denizcilik mühendisliği valflerinin valf gövdeleri için ana çözüm, mikro ark oksidasyonu + kurban anot korumasıdır.

 

Malzeme özellikleri aynı zamanda proses seçimini de etkiler:

Ticari saf titanyum (Gr1/Gr2), geleneksel aşındırıcı ortamlar için uygundur ve tercih edilen seçenek kimyasal pasivasyondur.

Gr5 (Ti-6Al-4V) yüksek sıcaklıklarda hizmet vermekte olup termal bariyer kaplamalar gerektirir.

-tipi titanyum alaşımlarının, hidrojen gevrekleşmesini önlemek için hidrojen-içeren ortamları içeren işlemlerden kaçınması gerekir.

 

Ruihang, titanyum ve titanyum alaşımlı ürünlerin profesyonel bir üreticisi olarak, yüksek-kaliteli titanyum ve titanyum alaşımlı dövme parçalar, levhalar, çubuklar, borular, teller, profiller vb. tedarik etmektedir. Ayrıntılar için lütfen bizimle e-posta yoluyla iletişime geçin:Sam.Rui@bjrh-titanium.com