Технология на микро-дъгово оксидиране: Проучване върху повърхностното втвърдяване и подобряването на производителността на титанови сплави - Блог

Благодарение на техните всеобхватни свойства-включително висока специфична якост, ниска плътност, устойчивост на висока-температура, не-магнитни характеристики и отлична биосъвместимост-титанови сплависе превърнаха в основни, критични материали в секторите на космическата промишленост, отбраната, медицинските устройства, химията от висок клас и прецизното производство за граждански цели. Въпреки това, титановите сплави по своята същност страдат от недостатъци като ниска повърхностна твърдост, слаба устойчивост на износване и слаба устойчивост на контактна корозия. При сложни работни условия, възвратно-постъпателно триене, контакт с различни метали и силно корозивни среди, те са силно податливи на износване и корозионна повреда, което силно ограничава експлоатационния живот и границите на приложение на компонентите от титанови сплави.

За да се преодолеят тези ограничения на производителността на титановите сплави, различни технологии за модифициране на повърхността са широко приети. Сред тях, микро-дъгово оксидиране (MAO)-нов-процес на повърхностна обработка на керамизация на място-генерира плътен, с висока-твърдост и силно корозионно-устойчив керамичен оксиден филм директно върху повърхността на титановата сплав. Това значително подобрява устойчивостта на субстрата на износване, устойчивостта на корозия, електрическата изолация и устойчивостта на удар, което прави MAO водещият усъвършенстван процес за високо{8}}повърхностно укрепване на титанови сплави днес.

I. Принципи и етапи на процеса на технологията за микро-дъгово оксидиране за титанови сплави

Микро{0}}дъговото оксидиране е високо{1}}енергийна електрохимична технология за модифициране на повърхността, разработена от конвенционалното анодиране. При този процес детайлите от титанова сплав се поставят в специализирана електролитна система. Електрическо-поле с високо напрежение се използва за разграждане на повърхностния пасивиращ слой. Под комбинираните ефекти на електрохимични, термохимични и плазмени-химични процеси, повърхността на сплавта претърпява мигновено високо{7}}температурно топене, синтероване и фазова трансформация, което води до-in situ растеж на керамичен оксиден слой, металургично свързан към субстрата.

Пълният процес на растеж на микро{0}}дъгово оксидиране може да бъде разделен на четири основни етапа:

Етап 1: Пред-етап на искрене. В началото на текущото приложение голямо количество кислород бързо се утаява от повърхността на детайла, образувайки газов уплътняващ слой и бързо генерирайки плътен, изолиращ пасивиращ филм. Плътността на тока мигновено се покачва до своя връх, преди бързо да спадне, полагайки основата за последващо разрушаване и възникване на искра.

Етап 2: Етап на искров разряд. Тъй като напрежението продължава да нараства, пасивиращият филм в слабите точки се разрушава една по една, образувайки канал за плазмен разряд между електродите. Множество малки, блуждаещи искри се появяват на повърхността на детайла, като местата на повреда се изместват произволно и филмът започва да се образува и расте.

Етап 3: Етап на стабилизиране на микро{1}}дъга. Докато процесът продължава, разпръснатите искри постепенно се трансформират в стабилни микро-дъги; интензитетът на дъгите се увеличава, броят им намалява и движението им се ускорява. Дебелината на филма продължава да се увеличава, съпротивлението на детайла нараства стабилно и токът има тенденция да се стабилизира. Това е основният етап, по време на който керамичният филм основно се удебелява и уплътнява.

Етап 4: Заключителен етап на локализирана дъга. Към края на процеса броят на повърхностните дъгови петна значително намалява, движението им се забавя и плътността на тока намалява. Структурата на покритието става еднородна и плътна, дефектите са значително намалени и в крайна сметка се образува керамичен армиращ слой с изключително силна адхезия и еднаква дебелина. Чрез тази четири-етапна непрекъсната реакция повърхността на детайла претърпява плазмено бомбардиране, топене и дифузия, синтероване и фазова трансформация и бързо втвърдяване, което в крайна сметка води до керамично покритие, което не се отлепва, проявява висока якост на свързване и притежава висока стабилност.

II. Основни предимства на процеса на микро-дъгово оксидиране

В сравнение с традиционните методи за повърхностна обработка, като пръскане, галванопластика и конвенционално анодиране, технологията за микро-дъгово оксидиране на титаниева сплав предлага различни предимства:

1. Изключително висока якост на свързване: Покритието расте in situ върху субстрата, образувайки металургична връзка, която предотвратява разслояването или отлепването и осигурява отлична устойчивост на удар и абразия.

2. Контролируеми свойства на покритието: Чрез регулиране на параметри като електролитен състав, напрежение, ток, честота и температура, дебелината, плътността, твърдостта и устойчивостта на корозия на покритието могат да бъдат прецизно контролирани, за да се постигне персонализирана функционалност.

3. Без повреда на субстрата: Въпреки че локализираната температура по време на микро-дъгов разряд може да достигне няколко хиляди K, общото повишаване на температурата на детайла е изключително ниско (температура на субстрата < 300 градуса). Този процес не променя механичните свойства на субстрата от титанова сплав и не представлява риск от деформация или омекване при отгряване.

4. Силна способност за покритие във всички-площи: Без ограничения от структурата на детайла, процесът позволява равномерно покритие върху сложни вътрешни кухини, неправилни извити повърхности, ръбове и ъгли и микро-пори, което го прави подходящ за всички видове прецизни и сложни титанови компоненти.

5. Опростен процес и висока-ефективност на разходите: Не са необходими висока-температура или вакуумна среда; процесът на предварителна обработка е лесен; методът е екологичен и подходящ-за широкомащабно промишлено производство.

6. Отлична цялостна производителност: Комбинира здравината на метала с високата твърдост и устойчивост на корозия на керамиката, като значително намалява коефициента на триене на повърхността и напълно се справя с широкообхватните предизвикателства на-промишлеността на титановите сплави, които са склонни към износване и корозия.

Заключение

Поради присъщите им недостатъци-ниска твърдост, слаба устойчивост на износване и слаба устойчивост на контактна корозия-титановите сплави се сблъскват с ограничения в-приложения с високи изисквания. Микро{4}}дъгово оксидиране (MAO), като високоефективен, екологичен,-съобразен с -субстрат и-ефективен процес на-на място керамична модификация, може основно да се справи с недостатъците на повърхностните характеристики на титаниеви сплави, като значително повишава устойчивостта на детайла на износване, устойчивостта на корозия, термичната изолация и повърхностната стабилност. С непрекъснатото оптимизиране на електролитните системи и итеративното усъвършенстване на електрическите параметри, технологията за микро-дъгово оксидиране допълнително ще преодолее техническите бариери. Той ще постигне-промишлено внедряване в по-голям-области от висок-клас като космическото, морското инженерство, оборудване от висок-клас и медицински устройства, превръщайки се в ключов основен процес, който движи индустрията за титанови сплави към по-висок{14}}край, по-прецизни и-дълготрайни продукти.

Titanium Bars manufacturers Gr6 Ti5Al2.5Sn Titanium Bars factory