Primjena i istraživanje tehnologije mikro-lučne oksidacije u površinskoj modifikaciji titanijumskih legura - Blog

Zahvaljujući njihovoj maloj gustini, visokoj specifičnoj čvrstoći, odličnoj biokompatibilnosti i otpornosti na vremenske uslove,legura titanijumapostali su osnovni strukturni materijali u oblastima kao što su vazduhoplovstvo, vojna oprema, medicinski uređaji i vrhunska{0}} civilna proizvodnja. Međutim, legure titana imaju inherentne nedostatke, uključujući relativno nisku površinsku tvrdoću, nedovoljnu otpornost na habanje i podložnost galvanskoj koroziji, što značajno ograničava njihovu upotrebu pod velikim opterećenjima, trenjem, korozijom morske vode i složenim radnim uvjetima, čime ograničava njihovu široku industrijsku primjenu.

Kako bi se riješili ovi nedostaci u površinskim svojstvima titanijumskih legura, industrija široko koristi procese modifikacije površine kako bi poboljšala njihove ukupne performanse. Među njima, mikro{1}}oksidacija (MAO)-nova plazma-elektrohemijska tehnologija površinskog tretmana-može in situ stvoriti gust keramički oksidni film na površini podloge od legure titanijuma, značajno poboljšavajući otpornost materijala na habanje, otpornost na koroziju i električnu izolaciju. To je trenutno glavni tehnološki pristup za visoko{6}}površinsko ojačanje titanijumskih legura. Ovaj rad sistematski razmatra principe tehnologije mikro- oksidacije, njene prednosti u procesu, mehanizme kontrole performansi, nedavni napredak u istraživanju i njene izglede za industrijsku primjenu.

I. Principi i ključne prednosti tehnologije mikro-oksidacije

Mikro{0}}oksidacija je visoko{1}}tehnologija modifikacije površine koja je razvijena od konvencionalne anodizacije. Ovaj proces proširuje opseg elektrohemijske oksidacije na visoko-opseg pražnjenja, uzrokujući niz složenih fizičko-hemijskih promjena-kao što su iskristanje, mikro-razbijanje luka i plazma reakcije- koje se dešavaju u metalnim obradacima ventila (uključujući titanijum, magnezijum, elektro i aluminijum). Kroz spregnute efekte elektrohemije, termohemije i hemije plazme, gusti film od keramičkog oksida visoke{8}}tvrdoće koji je metalurški vezan za podlogu raste in situ na površini metala, postižući sveobuhvatno jačanje svojstava površine materijala.

(I) Četiri-četvorostepeni mehanizam formiranja filma mikro-lučne oksidacije Proces formiranja filma mikro-mikrolučne oksidacije za legure titana može se podijeliti u četiri uzastopne faze, od kojih svaka ima različite karakteristike reakcije i jasno definirane slojeve formiranja filma:

Faza 1: Pre-faza iskre. Na početku primjene struje, velika količina kisika se oslobađa s površine obratka, formirajući plinski zaptivni sloj, a na površini se brzo formira jednolični izolacijski pasivacijski film. Gustoća struje brzo raste do vrha prije nego što opadne, postavljajući temelje za naknadnu reakciju sloma.

Faza 2: Faza pražnjenja iskre. Kako napon nastavlja da raste, slabe oblasti površinskog pasivirajućeg filma su prve koje se razbijaju visokim naponom, formirajući kanal za pražnjenje plazme između elektroda. Na površini obratka pojavljuju se brojne male, lutajuće iskre. Tačke sloma se mijenjaju dinamički i nasumično, što rezultira početnim ujednačenim rastom filma.

Faza 3: Faza reakcije mikro-a Kako se reakcija nastavlja, rasute iskre se postepeno spajaju u stabilne mikro-lukove; intenzitet pražnjenja se povećava, broj lukova se smanjuje, a njihovo kretanje se ubrzava. Debljina filma i površinski otpor nastavljaju rasti, gustoća struje se postupno stabilizira, a glavna struktura keramičkog filma brzo poprima oblik. Faza 4: Stadij lokaliziranog luka. U kasnijim fazama reakcije, broj površinskih lučnih mrlja se smanjuje, njihovo kretanje usporava, energija pražnjenja postaje koncentriranija, a gustoća struje dalje opada. Površina radnog komada prolazi kroz složene procese kao što su bombardiranje plazmom, topljenje i difuzija, visoko{8}}sinterovanje i fazni prijelazi stvrdnjavanja, u konačnici formirajući keramički oksidni premaz sa značajnom debljinom, visokom gustinom i izuzetno jakom adhezijom.

(II) Izvanredne prednosti tehnologije mikro-lučne oksidacije

1. Izuzetno jaka adhezija: keramički premaz raste na licu mjesta na podlozi, eliminirajući rizik od ljuštenja ili delaminacije; njegova adhezija daleko nadmašuje onu kod konvencionalnih procesa kao što su prskanje i galvanizacija.

2. Prilagodljiva svojstva premaza: Prilagođavanjem formulacije elektrolita, električnih parametara i trajanja procesa, debljina premaza, gustina, tvrdoća i otpornost na koroziju mogu se precizno kontrolisati kako bi se postigla prilagođena funkcionalnost.

3. Bez oštećenja podloge: Trenutna temperatura u zoni pražnjenja mikro{1}} može dostići preko 2.000 stepeni. Visoka lokalna temperatura plazme uzrokuje sinterovanje keramičke faze, ali ukupna temperatura radnog komada ostaje ispod 300 stepeni, sprečavajući omekšavanje podloge, deformaciju i degradaciju performansi.

4. Jaka sposobnost nanošenja -površinskog premaza: Neograničeno strukturom radnog komada, jednoličan premaz se može postići na složenim dijelovima nepravilnog oblika, unutrašnjim šupljinama i uglovima, bez mrtvih zona ili izostanaka premaza.

5. Jednostavan i troškovno{1}}efikasan proces: nije potrebno okruženje visoke-temperature ili vakuuma; koraci predtretmana su jednostavni; tok procesa je kratak; potrošnja energije je kontrolisana; a isplativost-je izvanredna.

6. Značajno poboljšanje ukupnih performansi: Kombinovanjem žilavosti metala sa visokom tvrdoćom i otpornošću na koroziju keramike, proces značajno poboljšava ukupne performanse legure titanijuma, uključujući otpornost na habanje, otpornost na koroziju, toplotnu izolaciju i električnu izolaciju.

Iskorištavanje višestrukih prednosti performansi-uključujući otpornost na habanje, otpornost na koroziju, toplotnu izolaciju, električnu izolaciju i biokompatibilnost-tehnologija modifikacije MAO legure titana pokazala je široku perspektivu primjene u različitim poljima i scenarijima. U sektoru pomorskog inženjeringa, gusti TiO₂ keramički premazi mogu se učinkovito oduprijeti koroziji u obliku soli u morskoj vodi i galvanskoj koroziji, čineći ih pogodnim za složene strukturne komponente brodova, cijevne spojnice i precizne dijelove pomorske opreme, čime se značajno povećava otpornost opreme na starenje u morskom okruženju. U sektoru automobilske i industrijske opreme, MAO premazi nude izvrsna svojstva termičke barijere, rješavajući pitanja otpornosti na ljuštenje i temperaturne razlike uobičajene u tradicionalnim premazima za toplinsku izolaciju. Pogodni su za-komponente motora na visokim temperaturama i-teške frikcione dijelove, povećavajući otpornost opreme na visoke temperature, habanje i omogućavajući produženi vijek trajanja. U sektoru tekstilnih mašina, keramički premazi visoke{8}}tvrdoće i niskog trenja-značajno poboljšavaju otpornost na habanje-komponenti velike brzine. Pogodni su za kritično habanje-dijelove koji su skloni habanju kao što su -kupovi za pređu velike brzine i precizni sklopovi žice za vođenje, čime se produžava vijek trajanja opreme. U sektorima elektronike i{15}}opreme vrhunske opreme, mikro-premazi od mikrolučne oksidacije nude odličnu elektromagnetnu zaštitu, otpornost na zračenje i zaštitu od visoko{17}}energetskog zračenja. Mogu se primijeniti na vrhunske{19}}elektronske zaštitne panele i zaštitne komponente za precizne instrumente, što ih čini pogodnim za ekstremne radne uvjete kao što su visoki napon, visoka temperatura, velika brzina i intenzivno zračenje. U medicinskom polju, premazi{21}modifikovani biokompatibilnošću mogu se koristiti na ortopedskim implantatima i medicinskim instrumentima od legura titanijuma, efikasno povećavajući otpornost na koroziju i biokompatibilnost, sa izvanrednom kliničkom vrednošću primene.

M10x70 Titanium hexagon head tapping screws suppliers TI6AL4V Titanium Lug Bolts manufacturers