เทคโนโลยีการรักษาความทนทานต่อการสึกหรอของพื้นผิว-สำหรับโลหะผสมไทเทเนียมคืออะไร

วิธีการเคลือบแบบเปียก

สารเคลือบส่วนใหญ่ประกอบด้วยโลหะผสม Cr และ Ni-P บนแท่งไทเทเนียมและสายไฟ เนื่องจากฟิล์มทู่ที่พื้นผิวไททาเนียมหนาแน่น การชุบโครเมียมโดยตรงจึงมีการยึดเกาะไม่ดี ในอุตสาหกรรม เป็นเรื่องปกติที่จะฝาก Ni ทางเคมีก่อนหรือ-ฝากชั้น Ni ไว้ล่วงหน้าบนพื้นผิวไทเทเนียม จากนั้นจึงชุบโครเมียมด้วยไฟฟ้า วิธีการอิเล็กโทรไลต์จะสร้างฟิล์มอย่างรวดเร็ว โดยมีความหนาของการเคลือบหลายไมโครเมตร และการเคลือบเพื่อการตกแต่งจะมีความหนาเพียงประมาณ 1 μm ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการด้านความต้านทานการสึกหรอและการตกแต่งทั่วไป เป็นหนึ่งในวิธีการรักษาพื้นผิวที่คุ้มค่าที่สุด-ในปัจจุบัน อย่างไรก็ตามนี่คือข้อบกพร่อง สารเคลือบจะถูกยึดเหนี่ยวทางกลไกกับสารตั้งต้น มีแนวโน้มที่จะหลุดลอกภายใต้แรงกระแทกและสภาวะการรับน้ำหนักมาก นอกจากนี้ กระบวนการชุบด้วยไฟฟ้ายังเกี่ยวข้องกับโครเมียม-ที่มีการบำบัดน้ำเสีย ซึ่งนำมาซึ่งความกดดันด้านสิ่งแวดล้อมอย่างมาก.

วิธีการแพร่กระจายความร้อน

จากกระบวนการคาร์บูไรซิ่ง ไนไตรดิง และโบรอนไนซ์ที่สมบูรณ์ของวัสดุเหล็ก อะตอมคั่นระหว่างหน้าจะกระจายเข้าไปในเมทริกซ์ไทเทเนียมที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้างชั้นที่แข็งตัว วิธีการนี้สามารถรับชั้นการแพร่กระจายที่มีความหนาตั้งแต่หลายสิบถึงหลายร้อยไมโครเมตร โดยมีการไล่ระดับความแข็งอย่างอ่อนโยนและการยึดเกาะอย่างแน่นหนากับวัสดุฐาน ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องรับแรงเค้นจากการสัมผัส อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิในการประมวลผลมักจะสูงกว่า 800 องศา และโครงสร้างโลหะผสมไทเทเนียมมีแนวโน้มที่จะเกิดการหยาบ จำเป็นต้องมีการบำบัดความร้อนในภายหลังเพื่อการควบคุม และหน้าต่างกระบวนการจะแคบลง นอกจากนี้ ที่อุณหภูมิสูง ไทเทเนียมจะดูดซับออกซิเจนและไฮโดรเจน และจำเป็นต้องมีการควบคุมบรรยากาศการป้องกันอย่างเข้มงวดเพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้

วิธีการเชื่อม

โลหะผสมแข็งหรือการเคลือบสารประกอบอินเตอร์เมทัลลิกถูกเชื่อมบนพื้นผิวไทเทเนียมโดยใช้พลาสมาทรานสเฟอร์อาร์ก (PTA) สามารถควบคุมอัตราการเจือจางได้ มีความแข็งแรงในการยึดเกาะสูง และทนทานต่อการสึกหรอดีเยี่ยม ข้อได้เปรียบหลักคือช่วยให้สามารถบำบัดเฉพาะที่ได้โดยไม่ต้องให้ความร้อนกับวัสดุฐานทั้งหมด จึงหลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพของคุณสมบัติทางกลในชิ้นงานขนาดใหญ่- ข้อเสียคือพื้นผิวของชั้นเชื่อมมีความหยาบ และจำเป็นต้องมีการตัดเฉือนขั้นที่สองเพื่อให้ได้ความแม่นยำของมิติ นอกจากนี้ ยังถูกจำกัดด้วยความสามารถในการเข้าถึงของปืนเชื่อม PTA และส่วนใหญ่จะใช้กับแผ่นแบนขนาดใหญ่ เพลา และชิ้นงานทั่วไปอื่นๆ เป็นเรื่องยากที่จะจัดการกับชิ้นส่วนที่มีรูปร่างซับซ้อน-

วิธีการสะสมไอ (CVD/PVD/PCVD)

การสะสมไอสารเคมี (PVD) การสะสมไอสารเคมี (CVD) และการสะสมไอสารเคมีที่เพิ่มขึ้นในพลาสมา (PCVD) เป็นกลุ่มของเทคโนโลยีที่มีการพัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา สามารถใช้ในการเตรียมการเคลือบแข็ง เช่น TiN, TiAlN และ DLC บนพื้นผิวไทเทเนียม โดยมีความหนาโดยทั่วไปตั้งแต่ 2 ถึง 10 μm ความแข็งสามารถเข้าถึง 2,000 ถึง 4,000 HV และค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานลดลงอย่างมาก มักใช้กับวัสดุเป้าหมายไทเทเนียม. เมื่อเปรียบเทียบกับการเคลือบแบบเปียก การยึดเกาะของการเคลือบเฟสการสะสมของก๊าซ-จะดีกว่า (โดยเฉพาะอย่างยิ่งด้วยความช่วยเหลือของแรงดันไบแอส) และอุณหภูมิกระบวนการจะค่อยๆ ลดลง - PVD สามารถควบคุมได้ต่ำกว่า 400 องศา ซึ่งมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อโครงสร้างจุลภาคของซับสเตรตโลหะผสมไทเทเนียม และเหมาะสำหรับการประมวลผลขั้นสุดท้ายของชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำ

When comparing the three types of coatings, CVD coatings are dense and have good over-coating performance, but they require high temperatures (>800 องศา ) และมีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดอันตรายจาก-ผลิตภัณฑ์ การเคลือบ PVD มีความเครียดต่ำและอุณหภูมิปานกลาง แต่ประสิทธิภาพการเคลือบผิวที่มากเกินไป-นั้นไม่ดี และเป็นการยากที่จะปกปิดพื้นผิวของรูด้านในที่ซับซ้อนอย่างสม่ำเสมอ PCVD ผสมผสานการกระตุ้นพลาสมาและการสะสมไอสารเคมี และสามารถสะสมสารเคลือบที่มีความแข็งแรงในการยึดเกาะที่ดีกว่า PVD ได้ที่ 500-600 องศา และมีประสิทธิภาพการเคลือบทับได้ดีกว่า PVD ปัจจุบันเป็นทิศทางชั้นนำสำหรับการเสริมความแข็งแกร่งให้กับพื้นผิวของโลหะผสมไทเทเนียม และการลงทุนด้านอุปกรณ์และความยากลำบากในการควบคุมกระบวนการก็สูงที่สุดในบรรดาสามประการนี้เช่นกัน

คำแนะนำในการเลือกทางเทคนิค:

 สำหรับชิ้นส่วนที่มีลำดับความสำคัญด้านต้นทุนและความแม่นยำของขนาดที่หลวม สามารถให้ความสำคัญกับการชุบโครเมียมแบบเปียกหรือการชุบเคมี Ni- P ได้

 สำหรับสภาวะโหลดที่หนัก-และความเครียดจากการสัมผัสสูง แนะนำให้ใช้วิธีการแพร่กระจายความร้อนหรือวิธีการชุบแข็งเพื่อให้ได้ชั้นการแพร่กระจายที่หนา

 สำหรับชิ้นส่วนที่มีความเที่ยงตรงสูงซึ่งมีพิกัดความเผื่อขนาดที่เข้มงวดและอุณหภูมิการใช้งานต่ำ การเคลือบ PVD/TiN ถือเป็นโซลูชันที่สมบูรณ์

 สำหรับการใช้งานระดับสูง-ที่คำนึงถึงการยึดเกาะ คุณสมบัติการยึดเกาะ และการควบคุมโครงสร้างจุลภาค (เช่น ส่วนประกอบสำหรับเครื่องยนต์เครื่องบิน) เทคโนโลยี PCVD มีศักยภาพสูงสุด