钛和所有商业生产的钛合金的表面具有相对较差的耐磨性。特别是与其他金属接触的钛表面在滑动接触或微动条件下很容易磨损。即使载荷很轻,相对运动很少,也可能发生表面完全卡住。这种情况是由粘着磨损引起的,在这种磨损中,金属表面的微观突起由于相对滑动而接触到一起,它们倾向于在连接处形成一个键,这个键的断裂强度大于下面的金属的强度。断裂发生在其中一个凸点,导致金属从一个表面转移到另一个表面。这样形成的碎片导致了钛的加速磨损。 鉴于这种情况,如果有必要在可能出现磨损或微动的情况下使用钛,则必须使用可用于该材料的多种保护涂层中的一种。 表面增强的电影钛表面自然形成的氧化膜的厚度可以人为地增加,以提供一种涂层,在涉及轻负荷和低速滑动接触的情况下防止磨损。在钛表面产生强化氧化膜的最常见方法是在酸性或碱性电解质中进行阳极氧化。在酸溶液中进行阳极氧化会形成一层膜,膜的厚度取决于所施加的电压。这种技术广泛应用于钛紧固件,以防止螺纹卡住。通过使用碱性电解质,可以产生一种厚的多孔氧化物,其中可以加入传统的固体润滑剂,如二硫化钼。虽然不适用于高负载的应用,但传统的增强氧化膜涂层具有相对便宜的优点,它们是在室温下进行的,因此不会导致正在处理的组件的任何变形。而且对钛的抗疲劳性能没有任何不利影响。 最近,研究人员通过控制材料的加热来增强钛表面的氧化膜。这对耐磨性有实质性的有益影响,并允许钛在比传统氧化膜更恶劣的条件下使用。 转换涂料通过相对高温的热处欧洲杯足球竞彩理,许多材料可以扩散到钛的表面,在材料上提供一个坚硬的表面层。这方面的一个例子是在800°C左右的熔融氰化物浴中浸泡碳氮化。不幸的是,虽然这种类型的涂层确实大大提高了耐磨性,但进行处理的温度可能会导致变形问题,而且大多数转化涂层会导致钛的疲劳性能显著下降。
在实验或商业过程中应用于钛的转换涂层的替代形式是铝、铜、铬和锡的硼化、渗碳、氰化和扩散处理。 这些工艺的最新版本是激光或电子束表面合金化。在这里,钛表面的涂层被熔化,熔化层被迅速冷却。 电解和化学镀工艺由于钛表面有一层稳定的氧化膜,在钛上镀金属很困难。然而,已经有一些技术可以在钛上沉积附着涂层,其中一些如硬铬镀层可以在钛上提供耐磨涂层。类似地,化学镀镍也可以是有益的,特别是如果PTFE或陶瓷加入到涂层中。任何疲劳性能的恶化在很大程度上可以通过在电镀操作前对部件进行喷丸处理来恢复。 火焰,等离子体和爆炸枪喷射涂料为了研究爆轰枪和等离子弧喷涂钛及其合金涂层的特性,进行了大量的工作。该技术在美国和英国的航空工业中得到了广泛的应用,可以获得满意的涂层与基体之间的粘附性。从纯金属到金属陶瓷的材料范围很广欧洲杯足球竞彩,但这些涂层通常会降低钛的抗拉强度和抗疲劳性能。表面特征明显是涂层的特征,由于工艺的多功能性,可以根据应用情况进行选择。 钼的火焰和等离子喷涂已经取得了令人满意的效果,可以在滑动接触中建立和保护钛表面,例如在汽车锥阀的阀杆和钛合金连杆的滑动面上。涂层的附着力原本很差,但进一步发展在很大程度上克服了这个问题。 氮化硅- Coa的东开发用于工具钢处理的氮化钛涂层可以对钛本身的耐磨性产生有利的影响。物理气相沉积(PVD)技术是通过低压氮气与辅助源的钛原子或离子反应在室内生产氮化钛。然后将成形的TiN沉积到钛工件上。在等离子体氮化过程中,钛表面在氮气或氨气氛中被等离子体活化。在PVD和等离子体氮化工艺中,都能在硬度在2000 HV左右、摩擦系数低的钛表面产生薄膜。在每种情况下,机械性能(主要是抗疲劳性能)都会有所降低,但这可以通过喷丸处理来克服。将氮引入钛表面的其他技术包括离子注入和高压气体氮化。 喷丸加工喷丸本身可以有效地减少钛的微动和磨损,对恢复用其他方法处理过的材料的疲劳性能非常有利。从本质上讲,这一过程涉及到通过控制轰击介质,如玻璃珠、陶瓷球或短切不锈钢丝,将压应力引入钛表面。喷丸处理通常在喷涂操作之前进行,但如果该过程涉及加热钛,以退火掉在喷丸处理过程中引入的应力,则可能必须在喷涂后进行。 |