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鈦產(chǎn)品表面改性處理(二)

[ 信息發(fā)布:本站 | 發(fā)布時(shí)間:2024-09-13 | 瀏覽:175次 ]

1.氮化處理

氮化方法有氣體氮化和離子氮化。

氣體氮化是將鈦零件置于 800~1000℃的含氮介質(zhì)中,進(jìn)行氮化(爐內(nèi)充滿氮?dú)?,保溫十幾小時(shí)至幾十小時(shí)),形成耐腐蝕、耐磨的氮化層。氣體氮化又分為常壓氣體氮化、負(fù)壓氮化。常壓氣體氮化指在真空系統(tǒng)的設(shè)備中充氮?dú)?,于正常的壓力下進(jìn)行滲入氮化;負(fù)壓氨化指在氮化壓力為13.3Pa下進(jìn)行滲人氮化。氣體氮化缺點(diǎn)是速度慢,滲層淺而較脆;對(duì)應(yīng)的氮化處理的熱處理制度與鈦材獲得最佳熱力學(xué)性能的熱處理制度不一致。

離子氮化是將工件放在氮化爐中作為陰極,而爐壁作為陽(yáng)極(或在爐中另設(shè)陽(yáng)極)。爐內(nèi)預(yù)先抽真空而后再通人氨氣或氮、氫混合氣體,真空度保持在13.3~1.33Pa。接通直流電源,升高電壓,使含氮的反應(yīng)氣體輝光放電,工件表面形成輝光,氮和氫的正離子在電場(chǎng)作用下向工件移動(dòng),以較大的速度轟擊工件,把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能而將工件加熱,同時(shí)離子沖擊時(shí)的沖撞、濺蝕及擴(kuò)散作用,最終形成氮化鈦層。由于離子氮化所需時(shí)間短、工件變形小、塑性好、能耗低、易于實(shí)現(xiàn)局部氮化,并且無(wú)公害,所以目前許多單位都采用離子氮化。

推薦的氮化規(guī)范 加熱溫度800~1000℃;保溫時(shí)間2~48h。

對(duì)于氣體氮化,較好的氮化規(guī)范 加熱溫度870℃;保溫時(shí)間16h。對(duì)于離子氮化,根據(jù)零件的不同要求,溫度取800~940℃,時(shí)間為2~5h。

純鈦比鈦合金氮化效果好,同樣的條件下,純鈦的氮化層深度和硬度比TC4高,但純鈦的脆性較 TC4 大。

氮化僅適用于在中等載荷或輕載荷下工作的零件。經(jīng)氮化后的鈦及鈦合金耐蝕性有所提高,不僅在氧化性介質(zhì)中耐蝕,而且在某些還原性介質(zhì)中也耐腐蝕;經(jīng)氮化處理的鈦及鈦合金其剛度和電阻率也有提高。

同于離子氮化原理,將鍶、銪或鑭離子注人鈦材表面,填充了晶界,形成SrTiO3,Eu-TiO3 LiTiO2化合物,堵塞氧原子擴(kuò)散通道,防止氧進(jìn)一步向鈦材內(nèi)部擴(kuò)散,提高材料抗氧化能力;將Ba離子注人鈦材表面,形成Ba化合物,可使其抗氧化能力提高近萬(wàn)倍;將Pt離子注人鈦合金,制成噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片,其抗疲勞性能提高百倍,同時(shí)也提高了耐磨性。

2.表面涂釕

表面涂釕,其實(shí)是指在鈦表面涂敷含有RuCl;的有機(jī)溶液,而后經(jīng)加熱氧化獲得RuOzTiOz活性涂層的過(guò)程,涂層厚度為0.9~2.2um。表面涂釕一般分兩個(gè)過(guò)程。

1)基體處理

基體處理包括除油與草酸處理兩個(gè)工序,使鐵陽(yáng)極表面形成均勻麻面,從而保證涂敷質(zhì)量,提高電極性能和使用壽命。所需材料為:純堿(工業(yè)純),含Na2CO398%;草酸(工業(yè)純),含 H2C2O2·2H2099.5%;酒精(工業(yè)純),含 C2H5OH95%

基體處理后,鐵表面應(yīng)呈銀灰色,且具有凹凸均勻的麻面(可用20倍放大鏡觀察),焊縫處均無(wú)紫藍(lán)色或藍(lán)色的氧化膜。處理好的極片要保護(hù)好,搬運(yùn)時(shí)切勿再沾上油污及臟物。

(2)涂敷處理

涂敷目的 在基體處理合格后的極片上涂上涂敷液,經(jīng)熱處理使其生成活性氧化性涂層,進(jìn)一步增強(qiáng)鈦在某些介質(zhì)中的耐腐蝕性。

涂敷工藝 涂敷時(shí),將風(fēng)干或烘干的鈦陽(yáng)極片放在涂敷架上,用板刷蘸取少量涂敷液進(jìn)行涂刷,先縱向而后橫向?qū)⑼糠笠豪鶆颍笊僬?、輕刷、快而均勻。第一層十分關(guān)鍵,要求涂刷均勻并覆蓋完全。涂刷層數(shù)視配液濃度而定。涂好后,用紅外線將鈦陽(yáng)極片烘干并裝爐,電爐自控加熱,溫度達(dá)(43020)℃后恒溫15min,使含RuCl3的有機(jī)溶液受熱氧化轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>RuO2--Ti02涂層,出爐后風(fēng)扇吹冷至室溫。上述操作重復(fù)進(jìn)行,直到涂層增重達(dá)到1g/m2

涂釕后的鈦陽(yáng)極表面應(yīng)呈深藍(lán)灰色,有光澤而無(wú)深淺均勻差異;涂層應(yīng)有牢固的結(jié)合力,用濾紙擦拭應(yīng)不染色。

3.表面鍍鈀

對(duì)鈦表面進(jìn)行電鍍主要是為了提高其耐蝕性、耐磨性、耐高溫性或?qū)щ娦?,改進(jìn)它與其他金屬的釬焊,改善潤(rùn)滑、減少摩擦。目前國(guó)內(nèi)已做過(guò)鈦表面鍍鈀、鍍鉑、鍍鉻、鍍鎳和鍍銅等試驗(yàn),并部分用于工業(yè)化生產(chǎn)。

鍍鈀目的 解決縫隙腐蝕,兼顧經(jīng)濟(jì)效果,以鈦表面鍍鈀代替鈦鈀合金。

鍍鈀工藝 以鈦為陰極,鉑作陽(yáng)極(不溶性),置于適當(dāng)?shù)暮Z溶液,通以一定電流密度的直流電流,發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),使鈀遷移積聚于鈦材表面的方法。同時(shí)為了進(jìn)一步增強(qiáng)基體與鍍層的結(jié)合力,可以把電鍍后的鈦工件放在真空度高于0.133Pa的熱處理爐中,加熱400~600℃,保溫1h,最后爐冷至室溫,使鈀向鈦基擴(kuò)散。

對(duì)鈦及鈦合金進(jìn)行電鍍非常困難,普通金屬常用的電鍍方法對(duì)鈦不完全適用,這是因?yàn)殁伇砻娓采w了一層氧化膜,而且氧化膜極易形成,使鈦表面不易進(jìn)行電鍍。通過(guò)鍍前對(duì)鈦表面進(jìn)行處理以及鍍后進(jìn)行高溫處理(在真空或惰性氣體氣氛中進(jìn)行高溫處理),才可以保證電鍍進(jìn)行,以及提高鍍層與鈦基體的結(jié)合強(qiáng)度。

鈦材表面鍍鈀后,增強(qiáng)了熱力穩(wěn)定性,使鈦的耐腐蝕性能與Ti-Pd合金相當(dāng),同時(shí)抗縫隙腐蝕性能也大大提高,在某些場(chǎng)合代替鈦鈀合金,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、使用成本上顯出了優(yōu)越性。


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