Apakah kaedah rawatan permukaan untuk aloi titanium?
aloi titanium digunakan secara meluas dalam penerbangan, industri kimia dan bidang bioperubatan. Namun begitu, kekerasannya yang rendah dan musuh yang malang terhadap sifat haus dan sentuhan yang berkurangan mengehadkan penggunaannya. penggunaan inovasi pelarasan permukaan untuk bekerja pada sifat tahap cetek aloi titanium telah mendapat banyak pertimbangan. Rawatan kimia atau pengoksidaan kimia biasanya merupakan kaedah yang paling biasa untuk meningkatkan daya ikatan antara substrat dan lapisan salutan dan rintangan permukaan terhadap kakisan. Walau bagaimanapun, filem oksida yang diperoleh melalui pengoksidaan kimia adalah nipis dan mempunyai rintangan kakisan dan ketahanan yang lemah. Penyaduran kimia dan penyaduran elektrik pada titanium adalah sukar kerana filem oksida pada permukaannya. Sebaliknya, rawatan pengoksidaan arka mikro secara amnya dianggap sebagai kaedah rawatan permukaan aloi titanium yang paling menjanjikan pada masa ini.
Secara amnya, aloi titanium dan titanium mempunyai rintangan haus yang lebih lemah daripada aloi biologi yang biasa digunakan aloi CoCr dan keluli tahan karat 316L, dan serbuk haus yang dihasilkan mungkin mempunyai kesan buruk dalam badan biologi. Oleh itu, beberapa aloi titanium yang baru dibangunkan untuk kegunaan biologi selalunya memerlukan rawatan permukaan yang sesuai untuk meningkatkan rintangan hausnya sebelum digunakan dalam vivo. Untuk meningkatkan lagi rintangan kakisan, rintangan haus, rintangan keresahan, rintangan pengoksidaan suhu tinggi, dsb. aloi titanium, rawatan permukaan aloi titanium ialah cara yang berkesan untuk meluaskan lagi skop penggunaan aloi titanium. Boleh dikatakan bahawa penggunaan semasa logam Hampir semua kaedah rawatan permukaan telah digunakan untuk rawatan permukaan aloi titanium, termasuk penyaduran logam, penyaduran kimia, resapan haba, anodizing, penyemburan haba, teknologi ion tekanan rendah, elektronik dan pengaloian permukaan laser, dan salutan sputtering magnetron bukan keseimbangan. , nitriding ion, penghasilan filem PVD, penyaduran ion, nanoteknologi, dll. Nampaknya pembentukan salutan penyusupan TiO, TiN, dan TiC pada permukaan aloi titanium dan rawatan pengoksidaan permukaan nanofilem berbilang lapisan TiAlN untuk meningkatkan rintangan haus permukaannya masih menjadi tumpuan kajian.
Pemendapan cecair:Salutan bioseramik pemendapan cecair pada permukaan TC4. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, penyelidikan penerokaan mengenai penyediaan salutan bioseramik pada permukaan implan matriks aloi titanium melalui rawatan kimia telah dilaporkan secara terbuka. Sebagai contoh, proses rawatan alkali dua langkah yang dicadangkan dengan menggunakan proses rawatan NaOH atau H2O2 berkepekatan tinggi, dan sesetengah orang telah memperkenalkan modulator seperti vinil triethoxysilane dan natrium poliakrilat untuk mendapatkan salutan bioseramik. Selepas prarawatan asid-bes yang ringkas, aloi titanium TC4 direndam dan didepositkan dalam larutan kalsifikasi pantas (FCS) yang menyerupai cecair badan, untuk mendapatkan komposit salutan bioseramik HA berasaskan titanium terikat kecerunan dengan aktiviti biologi yang baik. Kajian kaedah ini mempunyai kepentingan teori yang sangat penting dan nilai ekonomi yang berpotensi untuk penggunaan langsung aloi titanium sebagai bahan implan tisu keras.
Rawatan pengoksidaan permukaan:Berbanding dengan teknologi rawatan permukaan lain, implantasi ion menunjukkan banyak kelebihan. Berbanding dengan pemendapan wap fizikal atau kimia, kelebihan utama ialah: ① Filem ini digabungkan dengan baik dengan substrat, dan mempunyai ketahanan yang kuat terhadap kesan mekanikal dan kimia tanpa mengelupas; ② Implantasi Proses ini tidak memerlukan peningkatan suhu substrat, dengan itu mengekalkan ketepatan geometri bahan kerja; ③ Proses ini mempunyai kebolehulangan yang baik, dsb. Ramai penyelidik telah melaporkan bahawa implantasi ion nitrogen mempunyai kesan yang baik ke atas memperbaiki komposisi permukaan, struktur mikro, kekerasan dan sifat tribologi aloi titanium Ti6Al4V. TiC juga merupakan fasa superhard, jadi implantasi ion karbon ke dalam aloi titanium juga boleh menguatkan permukaan aloi titanium. Walau bagaimanapun, oleh kerana implantasi ion berasaskan plasma bukanlah proses yang berterusan, apabila setiap potensi nadi negatif digunakan, apabila potensi nadi jatuh dari sifar ke nilai lembah, dan kemudian naik semula kepada sifar, dua proses, sputtering dan implantasi, berlaku. Jika plasma mengandungi ion logam atau karbon, apabila potensi nadi adalah sifar, satu lapisan pemendapan karbon akan terbentuk di permukaan dalam keadaan tertentu. Di bawah voltan nadi tertentu (10~30kV), struktur lapisan karbon tunggal ini ialah karbon seperti berlian (DLC). Akibatnya, lapisan pengubahsuaian permukaan dengan pekali geseran yang lebih rendah dan rintangan haus yang lebih baik daripada lapisan yang disuntik nitrogen boleh diperolehi. Lapisan karbon tunggal pada permukaan telah ditentukan secara eksperimen sebagai filem DLC. Kekerasan permukaan aloi titanium yang dirawat dengan cara ini meningkat sebanyak 4 kali ganda. Apabila bahan yang sama membentuk pasangan geseran, di bawah keadaan geseran kering, pekali geseran turun dari 0·4 kepada 0·1, dan rintangan haus lebih daripada 30 kali lebih tinggi daripada itu tanpa implantasi ion. .
Pemendapan dipertingkat pancaran ion (IBED):Filem keras CrC telah disediakan menggunakan kaedah pemendapan dipertingkatkan rasuk ion (IBED), yang boleh digunakan untuk perlindungan haus aloi titanium yang mengganggu. Penyelidikan menunjukkan bahawa CrC menunjukkan ciri-ciri keletihan yang membimbangkan yang terbaik; dan filem CrC yang disalut selepas pukulan peening menunjukkan rintangan haus yang paling tinggi. Pengeboman ion: Selepas rawatan permukaan aloi titanium TC11 oleh pengeboman ion nitrogen, lapisan diubah suai terdiri daripada TiN dan Ti2N boleh didapati di permukaan, dengan kekerasan 600~800HV; peningkatan kekerasan permukaan adalah kondusif untuk meningkatkan rintangan haus aloi titanium TC11. Nitriding plasma danpukulan peening:Peranti bekalan kuasa plasma nadi DC digunakan untuk nitriding permukaan aloi titanium Ti6Al4V, dan pengukuhan ubah bentuk peening shot (SP) digunakan untuk pasca-memproses lapisan nitriding. TiN, Ti2N, dan Ti2A1N diperoleh pada permukaan aloi titanium. Lapisan nitrid yang terdiri daripada fasa yang sama, lapisan yang diubah suai ini boleh meningkatkan dengan ketara rintangan haus dan haus (FW) konvensional aloi titanium, tetapi mengurangkan rintangan FF bahan asas. Sifat pengurangan geseran dan anti haus lapisan nitrid berfungsi secara sinergistik dengan tegasan mampatan sisa permukaan yang diperkenalkan oleh SP, menjadikan rintangan FF aloi titanium melebihi SP sahaja. Meningkatkan keliatan lapisan nitrid adalah sangat penting untuk meningkatkan sifat FF dan FW
daripada aloi titanium. Membran DLC:Membran karbon komposit mempunyai sifat fizikal, mekanikal dan kimia yang unik, dan ia telah digunakan sebagai objek banyak kajian. Tujuan utama menggunakan kaedah pemendapan wap kimia plasma frekuensi radio yang dipertingkatkan untuk menyediakan filem karbon seperti berlian adalah untuk meningkatkan kekerasan permukaan dan rintangan geseran aloi titanium. Keputusan ujian menunjukkan bahawa jika kandungan titanium dalam filem melebihi 9%, kekerasan filem akan berkurangan, dan kekuatan ikatan asas filem juga terhad.
Pengoksidaan arka mikro AC:Pengoksidaan arka mikro (MAO) ialah teknologi baharu untuk menanam filem seramik oksida pada permukaan logam. Ia berkembang daripada anodizing, tetapi ia menggunakan voltan tinggi beberapa ratus volt, menembusi had voltan anodizing. Teknologi ini secara langsung menukar logam asas kepada seramik oksida melalui pensinteran suhu tinggi dan tekanan tinggi serta-merta dalam zon nyahcas arka mikro, dan memperoleh filem oksida yang lebih tebal. Untuk filem pengoksidaan arka mikro pada permukaan aloi titanium, kekerasan filem yang diperoleh adalah tinggi dan ia digabungkan dengan baik dengan matriks logam. Ia meningkatkan rintangan haus, rintangan kakisan, rintangan kejutan haba dan sifat penebat permukaan aloi titanium, dan mempunyai prospek aplikasi dalam banyak bidang.
