Kaip kontroliuoti titano lydinio kaltinių paviršių oksidaciją?

Titaną labai lengva oksiduoti karšto kalimo metu, todėl susidaro trapus sluoksnis, dėl kurio atsiranda įtrūkimų ir apdorojimo sunkumų. Tai žymiai sumažina kaltinių gaminių našumą. Veiksmingi oksidacijos prevencijos procesai yra labai svarbūs siekiant pagerinti jų patikimumą ir ekonomiškumątitano lydinio kaltiniai.

 

(I) Oksido sluoksnio susidarymo mechanizmas

Paviršius reaguoja su deguonimi krosnyje, sudarydamas trijų sluoksnių -oksido plėvelę karšto kalimo metu.

Trijų -sluoksnių oksido plėvelė: laisvas išorinis TiO₂ sluoksnis, vidurinis TiO-Ti₃O mišrios fazės sluoksnis ir vidinis deguonimi- prisodrintas -fazės trapumo sluoksnis.

-fazė yra pagrindinis veiksnys, lemiantis kalimo gedimą, o jos storis eksponentiškai didėja kylant temperatūrai.

 

(II) Pagrindiniai įtakos veiksniai
Temperatūra ir laikas: Oksidacijos greitis padidėja 30% kas 100 laipsnių temperatūros padidėjimo

Lydinio tipas: -titano lydiniai smarkiai oksiduojasi 600 laipsnių temperatūroje, o -titano lydiniai sudaro tik akivaizdų oksido sluoksnį esant aukštesnei nei 980 laipsnių temperatūrai.

Atmosferos aplinka: Deguonies koncentracija krosnyje lemia oksidacijos greitį. Apsauga nuo azoto gali sumažinti greitį, o apsauga nuo inertinių dujų suteikia geresnių rezultatų.

 

Titano kaltiniai Ruihang

 

(I) Atmosferos apsaugos technologija
Apsauga nuo inertinių dujų: nuolat įpilkite didelio{0}}grynumo argono arba helio (grynumas didesnis arba lygus 99,99 %), sumažindami oksidacijos greitį daugiau nei 60%. „Mitsubishi Electric“ naudoja argono apsaugą, kad stabilizuotų oksido sluoksnio storį ties 0,1–0,3 mm, o kvalifikacinis rodiklis yra 98%.

Vakuuminis aplinkos kontrolė: vakuumo laipsnis, didesnis arba lygus 10⁻3Pa, gali visiškai izoliuoti deguonį, tinka didelio-tikslumo pagrindiniams komponentams, tačiau įrangos kaina yra gana didelė.

Laisvų medžiagų šildymas: granuliuotas vidutinis šildymas užtikrina didesnį šilumos perdavimo efektyvumą, sutrumpina aukštos{0}}temperatūrų ekspozicijos laiką ir slopina oksidaciją iš šaltinio.

 

(II) Proceso parametrų optimizavimas
Laipsniškas temperatūros reguliavimas: reguliuokite šildymo temperatūrą 20-50 laipsnių žemesnę už transusinę temperatūrą, kad sumažintumėte oksido sluoksnio sustorėjimą.

Tikslus laiko valdymas: optimizuokite deformacijos kelią skaitiniu modeliavimu, kad sutrumpintumėte neveiksmingą buvimo laiką aukštos{0}}temperatūros zonoje.

Aušinimo strategija: naudokite laipsnišką aušinimą, kad išvengtumėte oksidacijos po-kalimo aukštoje-temperatūroje ir sumažintumėte oksido sluoksnio išsisluoksniavimo riziką.

 

(III) Apsauga nuo paviršiaus modifikacijų

 

Proceso tipas	Techniniai parametrai	Pagrindiniai privalumai	Taikymo scenarijai
Išankstinis{0}}oksidacinis apdorojimas	300-400 laipsnių temperatūroje suformuokite tankią oksido plėvelę	Oksidacijos svorio padidėjimo greitis sumažintas 20% 500 laipsnių kampu	Vidutinės{0}}temperatūros paslaugų komponentai
Anodinė oksidacija	Įtampa 20-60V, H₂SO₄ elektrolitas	Atsparumas korozijai padidėjo 50%, plėvelės storis 10-30μm	Medicininiai implantai, elektroniniai komponentai
Mikro-lanko oksidacija (MAO)	Aukštos{0}} įtampos elektrolizė esant 300–600 V, sudėtinis TiO₂/Al2O3 sluoksnis	Atsparumas temperatūrai ＞500 laipsnių, atsparumas dilimui ir kavitacijai	Aero{0}}variklio mentės, jūriniai vožtuvai
B+(B-Al) sudėtinė difuzija	Kietų miltelių įterpimas, izoterminis apdorojimas 800 laipsnių kampu	Oksidacijos svorio padidėjimo greitis sumažintas 83,5%, kietumas 1800HV	Gr5 komponentai aukštoje{1}}temperatūroje

 

Pastaba: B+(B-Al) kompozito difuzijos technologija naudoja sinerginį TiB2 išorinio sluoksnio barjero ir Al₃Ti vidinio sluoksnio savisaugos mechanizmą, todėl Gr5 lydinio svoris padidėja tik 7,24 g/m² po oksidacijos 800 laipsnių temperatūroje 100 valandų.

 

(IV) Kompozitinė apsaugos sistema
Kombinuotas procesas „išankstinis -oksidavimas + stiklo emalio dengimas + apsauga nuo argono“ vienu metu gali pagerinti paviršiaus kokybę ir plastiškumą. Eksperimentai rodo, kad šiuo deriniu apdoroti BT3-1 titano lydinio kaltiniai turi lygų paviršių be žuvų apnašų defektų, o vėlesnis valymo efektyvumas padidėja 40%.

 

(I) Oksido sluoksnio aptikimo metodai
Mikroskopinė analizė: Stebėkite oksido sluoksnio struktūrą naudodami skenuojančią elektroninę mikroskopiją (SEM), kurios storio matavimo tikslumas yra 0,1 μm;

Sudėties aptikimas: naudokite spektrinę analizę, kad nustatytumėte užterštumo azotu ir vandeniliu laipsnį, išvengiant trapumo rizikos;

Veikimo įvertinimas: Išbandykite oksido plėvelės stabilumą naudodami elektrocheminės varžos spektroskopiją (EIS), tinkančią medicininiams implantams.

(II) Oksido sluoksnio valymo procesai
Mechaninis valymas: smėliasrove galima pašalinti 0,13–0,76 mm oksido apnašų, todėl reikia padengti 200% arba daugiau, kad būtų išvengta substrato pažeidimo;

Cheminis ėsdinimas: sumaišytas azoto rūgšties ir vandenilio fluorido rūgšties tirpalas pašalina -dėklo sluoksnį, kurio valymo greitis yra 0,03 mm/min., pašalinant 0,25–0,38 mm paviršiaus sluoksnio vienu apdorojimu;

Remonto technologijos: Lazerinė danga ištaiso įdubusius defektus kainuoja tik 25 % naujų dalių; PVD perdengimas pašalina dangos atskilimą, sukibimas atitinka ASTM D3359 standartus.

 

(I) Aviacijos ir kosmoso laukas
Komponentai: Gr5 titano lydinio variklio kompresoriaus mentės, važiuoklė;

Procesas: MAO keraminis sluoksnis + šratinimas, kaitinimas esant 10⁻³Pa vakuuminiam laipsniui;

Poveikis: oksido sluoksnio storis mažesnis arba lygus 0,2 mm, atsparumas nuovargiui padidėjo 30%, dangos vientisumas tikrinamas kas 500 skrydžio valandų.

 

(II) Medicinos sritis
Komponentai: Dirbtiniai sąnariai, kaulų plokštelės;
Procesas: Elektropoliravimas + anodinė oksidacija;
Poveikis: biologinis suderinamumas atitinka standartus, oksido plėvelės varžos sulaikymo koeficientas ＞80% 2 metus po operacijos.

 

(III) Chemijos pramonės sritis

Komponentai: reaktoriaus maišytuvo mentelės, flanšai;
Procesas: cheminis pasyvavimas + PTFE dengimas;
Poveikis: pagerėjo atsparumas korozijai, metinis korozijos greitis mažesnis arba lygus 0,1 mm.

 

Ruihang specializuojasi moksliniuose tyrimuose ir plėtroje, aukštos kokybės titano ir titano lydinių gaminių, įskaitant kaltinius, vamzdžius, žiedus, strypus, plokštes ir kitus titano gaminius, gamyboje ir pardavime ir kt. Norėdami gauti daugiau informacijos, susisiekite su mumis el. paštu:Sam.Rui@bjrh-titanium.com