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賢集網刊:鈦金屬及鈦合金表面處理工藝

作者:結米.旺   發布時間:2016-03-05 11:12:52   瀏覽次數:3271

        鈦金屬及鈦合金主要三種表面處理工藝

  一、耐磨性表面處理耐磨性是鈦金屬最大缺點,容易產生麻面等缺陷。鈦表面處理方法有鍍Cr、鍍Ni的濕式鍍膜法、濺射法、堆焊法、熱擴散法等,此外較先進的如CVD、PVD、PVCD表面強化法。

  1、 濕式鍍膜是一種有效的耐磨表面處理方法,先鍍Ni,再鍍Cr。電解法成膜速度快,厚度幾微米。

  2、 濺射法是利用等離子流高速空氣射流,使滴下的熔融金屬噴灑在被處理材料表面,無須真空,效率快。

  3、 堆焊法是利用等離子轉移弧對鈦表面進行堆焊硬化從而具有耐磨性。適合處理較大較厚的大型工件,方法簡單,無須在高溫下暴露防止力學性能下降。

  4、 熱擴散法主要用于鋼鐵材料的硬化處理如滲碳、氮化、硼化等熱擴散工藝。離子氮化法與氣體氮化不同,離子氮化采用輝光放電等離子體破壞鈦表面氧化膜,效率高。近年來用于鈦,溫度達到850攝氏度,氮化膜厚度從0.7微米增到5.0微米,表面硬度達1200-1600Hv,耐磨性良好。

  二、耐蝕性表面處理通常對鈦金屬及鈦合金進行耐蝕性表面處理是為了防止鈦在腐蝕性強的硫酸、鹽酸等非氧化性酸水溶液中被腐蝕。故采用表面處理方法如下:

  5、 大氣氧化處理 鈦金屬及合金放置在高溫大氣中,氧化膜會增厚,且隨時間延長及溫度升高而厚度增加,從而放置鈦的全面腐蝕及間隙腐蝕,方法簡單,但耐久性不高。且有大氣氧化處理條件,溫度和時間的保障。

  6、 貴金屬涂覆 鈦的氧化膜能保護鈦被腐蝕,氧化膜的生成反應公式為:Ti +2H2O棗→TiO2 +4H+ +4e?/P> 該反應為陽極反應,可通過提高鈦的電位使此反應進行,提高鈦的氧化膜穩定性和耐腐蝕性。面積較大時,施加均一電壓比較困難故而不適用此方法。貴金屬在苛刻環境下也不容易被腐蝕,而且顯高電位。因此在鈦金屬表面涂覆貴金屬,有效提高其腐蝕性。通常使用鈀(Pd)和釕(Ru)及他們的氧化物進行涂覆,耐腐蝕性非常好。

  7、 干式工藝涂覆TiC、TiN膜(CVD、PVD、PCVD) TiC、TiN及TiCN耐腐蝕比Ti更好,方法有氣體法、CVD、PVD、PCVD,須在遠高于鈦相變點溫度下加熱,使其組織、形狀發生變化造成制品不能滿足使用要求,CVD、PVD、PCVD法需要特殊設備,成本高,通常此類方法不用于提高耐腐蝕性,偶爾用于提高耐磨性。

  三、匠性表面處理所以進行匠性表面處理,主要是因為鈦金屬廣泛應用于建材、手表、眼鏡等裝飾品,使用鈦金屬主要是利用其優良的耐蝕性,然飾品需要表面鮮艷、光澤、時髦,故需要進行匠性加工。

  1、表面精加工①研磨;②退火加酸洗,表面失去光澤,呈灰色;③真空退火+酸洗,表面呈深灰色;④噴丸(50-500微米玻璃珠),表面呈梨皮狀;⑤密條紋加工,150-240#砂帶研磨,使其具有長且連續的研磨條紋;⑥花紋壓印加工,即凹凸加工,加工表面有凹凸的浮雕圖案;⑦化學刻蝕圖案。

  2、鏡面精加工

  對于鈦材料來說,鏡面精加工較難。①軟帶拋光,表面有硬化層則效率低;②化學拋光,由溫度、時間、拋光液因素影響;③電解拋光,無水有機電解液對鈦有較好的電拋光作用。

  3、著色鈦表面本為銀白色,著色處理通常有大氣氧化法、陽極氧化法、化學處理法。(詳見下文)

  鈦及鈦合金表面著色處理技術工藝

  上文已提及鈦的著色方法有大氣氧化法、陽極氧化法、化學處理法。其中最常用的是陽極氧化法,以下試驗可直觀了解陽極氧化法:

  1、先配水溶液,硫酸與蒸餾水

  比例小于1:10,硫酸濃度低。先用廢鈦板做實驗,鈦板是陽極,用粗銅線做陰極,一起放入上述電解液中,通上電后開始冒氣泡。

  2、著色處理,將需要著色的鈦放入水溶液,規定電壓為15V,通電時間不限,待水溶液慢慢變成藍色的硫酸銅溶液,可見鈦表面已經著色。

  著色經驗:要想著色均勻好看,須先將鈦金屬表面用砂紙研磨,使其表面光滑。此外,陽極處理通電過程中,可根據狀況決定是否繼續通電。下圖為陽極處理的電壓與顏色對照表。

  10稻草黃、15深金色、20青銅、25紫色、30亮藍色、35天藍色、40粉末藍、45藍白、50綠白色、55淡綠色、60淡黃綠色、65黃綠色、70青金色、75銅、80粉紅色、85粉紫色、90亮紫色、95藍紫色、100紫藍色、105水族、110綠色與紅色斑點、115綠色與紫色斑點、120藍色與紫色斑點、125斑駁的紫、綠、藍色

  此文由中國領先的企業技術服務平臺賢集網編輯撰寫。賢集網是中國領先的企業技術服務平臺,為企業提供技術服務,需求信息發布,項目外包信息發布,促進企業技術創新發展。賢集網表面處理專欄當前有67個項目尋求技術專家人才合作,敬請光臨!http://www.xianjichina.com/require_961.html









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