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钛棒表面耐蚀耐磨处理的研究

文字来源:深圳市恒溢钛业有限公司人气:610发布时间:2019-02-18

由于钛自身具有优良的耐蚀性,钛一般不进行进一步提高其耐蚀性表面处理,但为了防止钛在较易受腐蚀的盐酸、硫酸等非氧化性酸水溶液中的全面腐蚀,防止在NaCl水溶液中的间隙腐蚀和点蚀,有时采用表面处理的方法。大气氧化处理:钛在高温大气中防置,就使氧化膜增厚,其膜厚随温度的升高,时间的延长而增厚。大气氧化处理对钛的全面腐蚀、间隙腐蚀都有效,方法比较简便,但耐久性不十分可靠,这是因为大气氧化处理仅使氧化膜增厚,纯钛在腐蚀环境中,增厚的氧化膜随时间的延长而变薄,较终导致腐蚀。其耐蚀性能维持的时间由大气氧化处理条件(T、t)以及腐蚀环境的苛刻程度所决定的,具体预测这个时间是很困难的。要求长期稳定运转的部件材料一般不太采用这种方法。

钛的缺点就是耐磨性差,表面易产生麻面等缺陷,目前,难以适用于滑动机械部件。目前正在积极研究开发种种表面处理方法。适用于钛表面处理的方法有镀Cr、Ni为代表的湿式镀膜法、热扩散法、堆焊法和溅射法等,较近比较先进的方法是CVD、PVD、PCVD表面强化法。1.湿式镀膜:主要用镀Cr、Ni-P 法,(直接在钛棒上镀Cr困难,通常在钛棒先镀Ni,再镀Cr。电解法成膜速度快,厚度数微米,(装饰性镀层仅1um)。是一种有效的耐磨表面处理方法。 2.热扩散法:广泛用于钢铁材料的硬化处理的渗碳、氮化及硼化等热扩散工艺,较近也被用于钛。主要介绍一下离子氮化法与气体氮化不同,是采用辉光放电等离子体破坏钛表面氧化膜,因此氮化前处理,不须除去氧化膜的机械研磨、酸洗,而且氮化效率高。钛在850度,氮化膜厚从0.7um增至5.0um,表面硬度达1200—1600Hv,具有良好的耐膜性。3.堆焊法:利用等离子转移弧进行钛板表面堆焊硬化改性也具有优良的耐磨性。方法简单,被处理材无须整个高温下暴露,可防止力学性能的下降,但须二次加工。仅局现于处理较厚的大型工件。4.溅射法:利用等离子流高速空气射流,使滴下的熔融金属喷镀在被处理材表面的方法,不须真空,可在大气中处理,生产效率高。但镀膜的密合度不够。

贵金属涂覆:的耐蚀性是依靠表面形成的氧化膜来维持的。这种氧化膜的生成反应,一般由下式表示:Ti+2H2O→TiO2+4H+ +4e 这一反应是阳极反应,因此,只要提高钛的电位就可使此反应进一步向右方向进行,这意味着钛的氧化膜的稳定和耐蚀性的提高。但提高钛电位,必须由对电极,并从外部施加高电压,同时,在面积大时,施加均一电压也很困难,所以不常采用。一般,贵金属在苛刻的环境下,也不腐蚀,显高电位。利用这一点,在钛表面涂覆贵金属,钛的电位就向贵的一方(电位高的方向),从而提高其耐蚀性。在贵金属中通常采用较便宜的Pd、Ru或者它们的氧化物(PdO、RuO2)进行钛的涂覆。在钛棒上涂覆贵金属或其氧化物对改善其耐蚀性及其有效,涂覆处理材料的耐蚀性可与Ti/FONT>0.15Pd合金匹敌。缺点是在流体或含固形物的流体中长期使用时,贵金属膜会从钛表面剥离,尽管这种剥离很少。目前,日本正在开发密和性好的涂覆方法,但成本更高。气体法,由于必须在远高于钛相变点温度下加热,使组织、形状发生变化等造成制品不能满足使用要求;而CVD、PVD、PCVD法需要特殊设备而且能批量生产的大型设备正在开发中,成本高。(这些处理方法来提高耐蚀性的甚少,作为提高耐磨性有时采用。Pb+、Pt+注入法(离子束、电子束)离子注入表面改性对提高耐蚀性非常有效,但成本更高,正在研究中,尚未实用化。


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