Tecnologia di trattamento superficiale del titanio e delle leghe di titanio per prevenire l'adesione

Le leghe di titanio sono ampiamente utilizzate nell'industria aerospaziale, militare, civile e in altri campi grazie alla loro eccellente resistenza specifica, resistenza alla corrosione, buone prestazioni alle alte temperature e biocompatibilità. Tuttavia, le leghe di titanio hanno una durezza superficiale relativamente bassa e una resistenza all’usura insufficiente, limitando la loro applicazione in alcuni ambienti specifici. Per migliorare queste proprietà, i ricercatori hanno sviluppato una varietà di tecniche di trattamento superficiale per migliorare le proprietà superficiali delle leghe di titanio.
1. Ossidazione superficiale
Esalta il potere lubrificante della superficie delle leghe di titanio formando un film ossidato, che riduce il fenomeno di adesione durante il processo di trafilatura.
2. Rivestimento
- Rivestimento in emulsione di grafite
L'emulsione di grafite viene applicata prima della trafilatura a caldo per fornire lubrificazione e proteggere la superficie della billetta dall'ossidazione. I requisiti per l'emulsione di grafite includono un contenuto di grafite di 20-25%, una dimensione delle particelle di 1-3um e un'adesione uniforme alla superficie della billetta.
- Rivestimento di sale e calce
Viene utilizzato uno strato lubrificante sale-calce di formulazione specifica come 12% Na2SO4, 12% CaO, 0,3% Na3PO4, 0,2% NaCl e acqua residua, integrato da una miscela di 75 % di sapone in polvere e 25% di zolfo in polvere come lubrificante solido in polvere.

- Trattamento con fluorofosfato
Dopo aver pulito la superficie della billetta metallica con metodi fisici, la soluzione viene immersa per formare una pellicola di copertura modificata sulla superficie, quindi viene applicato un lubrificante solido per ottenere una lubrificazione a basso coefficiente di attrito e ad alta resistenza all'usura.
3. Pellicola metallica placcata
Una pellicola metallica come rame, cromo, nichel o stagno viene placcata sulla superficie della lega di titanio per ridurre il contatto diretto del metallo durante il processo di trafilatura e quindi ridurre l'adesione.
4. Boronizzazione
Filo di lega di titanio in una soluzione mista contenente KFB4, BaCl2, NH4NO3 riscaldata fino all'ebollizione e quindi immersa, rimossa, lavata ed essiccata per generare uno strato di fluoroborato sulla superficie del filo. Uno strato di bisolfuro di alluminio viene inoltre applicato sulla superficie del filo come lubrificante durante lo sfondamento a freddo.
5. Trattamento di conversione chimica
Attraverso il trattamento di conversione chimica sulla superficie della lega di titanio per formare una densa pellicola di conversione chimica, questa pellicola può essere utilizzata come rivestimento lubrificante, adsorbimento di lubrificanti, in modo che il filo dopo un certo numero di trafilature la superficie sia liscia, senza adesione e scivolamento segni.
6. Selezione del lubrificante
La selezione di lubrificanti adatti, come sapone industriale in polvere, latte di grafite e miscele di sapone in polvere e altri materiali, dovrebbe avere una buona bagnabilità con il rivestimento e una migliore stabilità termica.
7. Trattamento superficiale laser
La tecnologia di trattamento laser, compreso il rivestimento laser, l'alligazione superficiale laser e l'indurimento superficiale laser, può essere utilizzata per migliorare la resistenza all'usura, alla corrosione e la durezza modificando la microstruttura dello strato superficiale. Il vantaggio del trattamento laser è che può realizzare un miglioramento significativo delle proprietà superficiali senza modificare le proprietà della matrice della lega di titanio.
8. Ossidazione tramite microarco
Si tratta di una tecnologia di crescita in situ del film ceramico sulla superficie della lega di titanio, che può formare uno strato di film ceramico sulla superficie della lega di titanio con eccellente resistenza alla corrosione e all'usura. La tecnologia di ossidazione del microarco è ecologica ed ecologica, in linea con la strategia di sviluppo sostenibile.
9. Impianto ionico
Iniettando azoto, ossigeno, carbonio e altri elementi nella superficie della lega di titanio, è possibile migliorare la durezza e la resistenza all'usura della superficie. Lo spessore dello strato di iniezione ionica è solitamente su scala nanometrica, il che può migliorare significativamente le proprietà superficiali della lega di titanio.
10. Diffusione termica
Diffondendo elementi di lega nella superficie della lega di titanio ad alta temperatura, si forma uno strato di lega che migliora la durezza e la resistenza all'usura della superficie.