Titaanilla, joka on yleismetalli-, on ennennäkemättömän laaja käyttökohde seostetuille tankoille ja langoille. Alkuperäisten titaanimateriaalien puutteet, kuten alhainen pinnan kovuus ja riittämätön kulutuskestävyys, voivat kuitenkin johtaa komponenttien kulumiseen suuren kitkan olosuhteissa, mikä lyhentää merkittävästi käyttöikää ja rajoittaa sen käyttöskenaarioiden laajentamista edelleen. Teollisuus on kehittänyt useita kypsiä pintakäsittelytekniikoita parantaakseen titaanitankojen ja -lankojen kulutuskestävyyttä.
Perinteinen käsityö: kypsä ja vakaa kulumisenestoratkaisu
Märkäpinnoitusmenetelmä
Märkäpäällystysmenetelmä on tällä hetkellä laajimmin käytetty pinnan kulumista kestävä titaanimateriaalien käsittelyprosessi, josta kromi (Cr) ja nikkeli-fosfori (Ni-P) ovat tyypillisiä esimerkkejä. Titaanipinnalla olevan oksidikalvon korkean aktiivisuuden vuoksi suoraan pinnoitetulla kromilla on huono tarttuvuus ja se on altis kuoriutumiselle. Siksi alan standardiprosessi on kaksivaiheinen menetelmä: ensin kerrostetaan nikkelikerros (Ni) titaanitauvan tai -langan pinnalle siirtymäkerroksena pinnoitteen tarttuvuuden parantamiseksi, ja sitten kromi (Cr) kerrostetaan nikkelikerroksen pinnalle kulumista{6}}kestävänä pintakerroksena.
Tässä prosessissa käytetään elektrolyysiä kerrostukseen, nopea kalvonmuodostusnopeus, säädettävä pinnoitteen paksuus, ja tavallisen kulumista kestävän-pinnoitteen paksuus voi olla useita mikrometrejä. Vain 1 μm:n koristeellinen pinnoitekerroksen paksuus voi myös saavuttaa vaikutuksen. Pinnoitteella on korkea kovuus ja alhainen kitkakerroin, mikä tekee siitä erittäin kustannus-tehokkaan kulumista-kestävän pintakäsittelymenetelmän.
Lämpödiffuusiomenetelmä
Sitä käytettiin alun perin laajalti lämpödiffuusioprosesseissa, kuten hiiletyksessä, nitrauksessa ja boroinnissa teräsmateriaalien kovettamiseen, mutta mukautuksen ja optimoinnin jälkeen sitä voidaan käyttää myös titaanimateriaalien pinnan kulumista kestävään -käsittelyyn. Sen ydinperiaate on sallia elementtien, kuten hiilen, typen ja boorin, diffundoitua titaanitankojen ja -lankojen pintahilaan korkeissa lämpötiloissa muodostaen korkean-kovuuden titaaniyhdistekerroksen, jolloin pinta kovettuu.
Käsitellyn titaanimateriaalin pintakerroksen kovuutta voidaan lisätä useaan kertaan ja kovettunut kerros sidotaan metallurgisesti pohjamateriaaliin ilman pinnoitteen irtoamisen riskiä. Kulutuskestävyys on kestävä ja vakaa, ja se soveltuu käytettäväksi rakenneosissa, jotka ovat alttiina pitkäaikaiselle-kitkalle ja kulumiselle.
Hitsausmenetelmä
Hitsausmenetelmässä käytetään plasmansiirtokaaria lämmönlähteenä korkean -kovuuden kulumista-kestävän metalliseosmateriaalin sulattamiseksi ja sen hitsaamiseksi vahvistettavien titaanitankojen tai -lankojen pintaan muodostaen metallurgisesti sidotun kulumista-kestävän modifioidun kerroksen. Titaanimateriaalin käsitellyllä pinnalla on erinomainen kulutuskestävyys, ja käsittelyprosessin aikana vain paikallinen hitsausalue lämmitetään ilman, että koko työkappaletta tarvitsee sijoittaa korkean lämpötilan -lämpötilaan, mikä voi tehokkaasti välttää titaanisubstraatin yleisen kuumenemisen aiheuttaman mekaanisten ominaisuuksien heikkenemisen.
Tämän prosessin jälkeen pinnan karheus on kuitenkin suhteellisen korkea, ja se vaatii toissijaista käsittelyä ja kiillotusta. Se soveltuu vain halkaisijaltaan suurempien ja paksumpien titaanitankojen käsittelyyn, eikä se sovellu toistaiseksi halkaisijaltaan-pienille titaanilangoille.
Edistynyt tekniikka: uusi vaihtoehto huippuluokan sovellusten{0}} parantamiseen
Viime vuosina kaasufaasipinnoitustekniikat, kuten kemiallinen höyrypinnoitus (CVD), fyysinen höyrypinnoitus (PVD) ja plasman tehostettu kemiallinen höyrypinnoitus (PCVD), ovat vähitellen sovellettu-huippuluokan kentille.
Nämä prosessit voivat kerrostaa erittäin kovia pinnoitteita, kuten titaaninitridia ja timantti{0}}kuten hiiltä titaanitankojen ja -lankojen pinnoille. Paksuus on tasainen ja säädettävä, ja pinnoitteella on vahva tarttuvuus. Ne eivät ainoastaan pysty merkittävästi parantamaan kulutuskestävyyttä, vaan ne voivat myös säätää pinnoitekoostumusta vaatimusten mukaisesti ottaen huomioon komposiittiominaisuudet, kuten korroosionkestävyys ja kitkan vähentäminen, ja käsittelylämpötila on alhainen vaikuttamatta titaanisubstraatin mekaanisiin ominaisuuksiin. Ne soveltuvat erityisen -tarkkoihin, pienikokoisiin-titaanilangoihin ja tarkkoihin titaanitankoihin, ja ne voivat täyttää tiukat vaatimukset huippuluokan-aloilla, kuten ilmailu- ja lääketieteessä.
Titaanimateriaalien käyttöskenaarioiden jatkuvan laajentamisen myötä myös pinnan kulumista kestävää-käsittelytekniikkaa on jatkuvasti päivitetty ja parannettu. Tämä ei ainoastaan tutki titaanitankojen ja -lankojen suorituskykypotentiaalia, vaan tarjoaa myös teknistä tukea titaaniseosten käyttöön vaativammissa työoloissa, ja siitä tulee tärkeä tukiteknologian suunta titaaniteollisuuden kehitykselle.