Datorită proprietăților lor cuprinzătoare-incluzând rezistență specifică ridicată, densitate scăzută, rezistență ridicată-la temperatură, caracteristici ne-magnetice și biocompatibilitate excelentă-aliaje de titanau devenit materiale de bază, esențiale în sectorul aerospațial, al apărării, al dispozitivelor medicale, al produselor chimice de ultimă generație și al producției civile de precizie. Cu toate acestea, aliajele de titan suferă în mod inerent de deficiențe, cum ar fi duritatea scăzută a suprafeței, rezistența slabă la uzură și rezistența slabă la coroziune de contact. În condiții complexe de funcționare, frecare alternativă, contact diferit cu metalul și medii foarte corozive, acestea sunt foarte susceptibile la uzură și coroziune, ceea ce limitează sever durata de viață și limitele de aplicare ale componentelor din aliaj de titan.
Pentru a depăși aceste limitări de performanță ale aliajelor de titan, diferite tehnologii de modificare a suprafeței au fost adoptate pe scară largă. Printre acestea, micro-oxidarea cu arc (MAO)-un nou proces de tratare a suprafeței de-ceramizare in situ-generează o peliculă densă, de duritate-înaltă și foarte rezistentă la coroziune-, direct pe suprafața aliajului de titan. Acest lucru îmbunătățește semnificativ rezistența la uzură a substratului, rezistența la coroziune, izolația electrică și rezistența la impact, făcând din MAO cel mai important proces avansat de întărire a suprafeței-de înaltă calitate a aliajelor de titan.
I. Principiile și etapele procesului ale tehnologiei de oxidare cu micro-arc pentru aliajele de titan
Micro-oxidarea arcului este o tehnologie de-energie mare de modificare a suprafeței electrochimice dezvoltată din anodizarea convențională. În acest proces, piesele din aliaj de titan sunt plasate într-un sistem electrolitic specializat. Un câmp electric de înaltă-tensiune este utilizat pentru a sparge stratul de pasivare a suprafeței. Sub efectele combinate ale proceselor electrochimice, termochimice și chimice cu plasmă-, suprafața aliajului suferă instantaneu la temperatură înaltă de topire, sinterizare și transformare de fază, ducând la creșterea in-in situ a unui strat de oxid ceramic legat metalurgic de substrat.
Procesul complet de creștere a micro-oxidării arcului poate fi împărțit în patru etape principale:
Etapa 1: Etapa de pre-scânteie. La începutul aplicării curente, o cantitate mare de oxigen precipită rapid de pe suprafața piesei de prelucrat, formând un strat de etanșare cu gaz și generând rapid o peliculă densă, izolatoare de pasivare. Densitatea curentului crește instantaneu până la vârf înainte de a scădea rapid, punând bazele defecțiunii ulterioare și inițierea scânteii.
Etapa 2: Etapa de descărcare prin scânteie. Pe măsură ce tensiunea continuă să crească, pelicula de pasivare la punctele slabe este descompusă unul câte unul, formând un canal de descărcare a plasmei între electrozi. Pe suprafața piesei de prelucrat apar numeroase scântei mici, rătăcitoare, locațiile de defecțiune care se schimbă aleatoriu, iar filmul începe să se nucleeze și să crească.
Etapa 3: Etapa de stabilizare a micro-arcului. Pe măsură ce procesul continuă, scânteile împrăștiate se transformă treptat în micro-arcuri stabile; intensitatea arcurilor crește, numărul lor scade, iar mișcarea lor se accelerează. Grosimea filmului continuă să crească, rezistența piesei de prelucrat crește constant, iar curentul tinde să se stabilizeze. Aceasta este etapa centrală în care filmul ceramic se îngroașă și se densifică în primul rând.
Etapa 4: Etapa de concluzie a arcului localizat. Spre sfârșitul procesului, numărul de puncte de arc de suprafață scade semnificativ, mișcarea lor încetinește, iar densitatea curentului scade. Structura de acoperire devine uniformă și densă, defectele sunt mult reduse și în cele din urmă se formează un strat de armare ceramică cu aderență extrem de puternică și grosime uniformă. Prin această reacție continuă în patru-etape, suprafața piesei de prelucrat suferă bombardament cu plasmă, topire și difuzie, sinterizare și transformare de fază și solidificare rapidă, rezultând în cele din urmă o acoperire ceramică care nu se dezlipește, prezintă o rezistență ridicată de aderență și are o stabilitate ridicată.
II. Avantajele de bază ale procesului de oxidare cu micro-arc
În comparație cu metodele tradiționale de tratare a suprafețelor, cum ar fi pulverizarea, galvanizarea și anodizarea convențională, tehnologia de micro-oxidare cu arc din aliaj de titan oferă avantaje distincte:
1. Rezistenta de aderenta extrem de mare: Acoperirea creste in situ pe substrat, formand o legatura metalurgica care previne delaminarea sau decojirea si ofera o rezistenta excelenta la impact si abraziune.
2. Proprietăți controlabile ale acoperirii: Prin ajustarea parametrilor cum ar fi compoziția electrolitului, tensiunea, curentul, frecvența și temperatura, grosimea stratului, densitatea, duritatea și rezistența la coroziune pot fi controlate cu precizie pentru a obține o funcționalitate personalizată.
3. Fără deteriorare a substratului: deși temperatura localizată în timpul descărcării micro-arcului poate atinge câteva mii de K, creșterea generală a temperaturii piesei de prelucrat este extrem de scăzută (temperatura substratului < 300 de grade ). Acest proces nu modifică proprietățile mecanice ale substratului din aliaj de titan și nu prezintă niciun risc de deformare sau înmuiere prin recoacere.
4. Capacitate puternică de acoperire pe toată-zona: fără restricții de structura piesei de prelucrat, procesul permite acoperirea uniformă a cavităților interne complexe, a suprafețelor curbate neregulate, a marginilor și colțurilor și a micro-porilor, făcându-l potrivit pentru toate tipurile de componente de titan de precizie și complexe.
5. Proces simplu și cost-eficiență ridicată: nu sunt necesare medii de-temperatură ridicată sau vid; procesul de pretratare este simplu; metoda este ecologică și potrivită pentru producția industrială la scară largă-.
6. Performanță generală excelentă: combină duritatea metalului cu duritatea ridicată și rezistența la coroziune a ceramicii, reducând în mod semnificativ coeficientul de frecare a suprafeței și abordând în detaliu provocările generale ale industriei-pentru ca aliajele de titan să fie predispuse la uzură și coroziune.
Concluzie
Datorită deficiențelor lor inerente-duritatea scăzută, rezistența slabă la uzură și rezistența scăzută la coroziune de contact-aliajele de titan se confruntă cu limitări în aplicațiile de ultimă generație, solicitante. Micro-oxidarea cu arc (MAO), ca un proces de modificare a ceramicii in-in situ extrem de eficient, prietenos cu mediul, prietenos cu substratul-și cost-eficient, poate aborda în mod fundamental deficiențele de performanță ale suprafeței aliajelor de titan, îmbunătățind semnificativ rezistența la uzură a piesei de prelucrat, rezistența la coroziune, izolarea termică și stabilitatea suprafeței. Odată cu optimizarea continuă a sistemelor de electroliți și rafinarea iterativă a parametrilor electrici, tehnologia de oxidare cu micro-arc va depăși și mai mult barierele tehnice. Va realiza o implementare industrială la scară mai mare-în domenii-de ultimă generație, cum ar fi industria aerospațială, inginerie marină, echipamente-de ultimă generație și dispozitive medicale, devenind un proces-cheie de bază care conduce industria aliajelor de titan către produse de sfârșit-mai precise, mai precise și mai durabile-.
E{0}}e-mail:garychen3215@hotmail.com
Adresă: No.35, Baoti Rd, orașul Baoji, provincia Shaanxi, China
Contact: domnul Gary Chen
Telefon: +86-917-8883215
Mobil/WhatsApp: +86 13092900605
