钛和钛合金.氮化钛涂层、生产和应用

涵盖的主题

出身背景

等离子渗氮制备钛

与氮化物涂层相关的问题

氮化钛涂层零件的应用

赛车运动

球阀

植入物

出身背景

市场上有多种工艺可用于在钛上获得坚硬（1100-2500Hv）但通常非常薄（通常不超过4微米厚）的金色氮化钛层。氮化钛-锡是惰性的，具有生物相容性，在空气中可耐受高达480°C的温度。与其他氮化表面相比，摩擦系数为.05-0.15。

等离子渗氮制备钛

等离子渗氮是最简单和最广泛使用的工艺，能够在任何配置的部件的暴露表面上均匀生成涂层。等离子渗氮对钛造成两个问题，工艺温度为700°C或更高，大多数合金处于完全退火或过时效状态，次要问题是表面粗糙化和疲劳极限降低，尤其是较厚的氮化物层。在该温度下，移除氧化钛膜，并且在开始沉积氮化钛之前，使用氮气通过扩散来生成更硬的衬底。低温工艺（450°C）可以沉积非常薄的薄膜（3微米），并且不会导致表面粗糙化。这些薄层遇到的一个问题是底层钛的变形，以及随着表面载荷的增加涂层的失效。基底的硬化和强化可通过使用氮气进行激光表面熔化（有时称为“激光氮化”）或预先添加合金添加剂的电子束熔化来实现。硬化层深度增加十倍可将整体磨损率降低两个数量级，使钛的性能接近淬火和回火钢（En19）。存在对相对较小和较大的组件进行氮化的技术和设备。Snore张力腿平台水下张紧系统使用了长达4米的氮化钛合金液压轴（由Permascan AB制造和涂层）。该层厚度为5-12微米，平均硬度为900HV。流化床渗氮（Nobleizing）设备，目前能够处理直径达750mm的较大零件，可产生较厚的膜，而不会产生剥落或开裂的风险。钛的硬度水平高于650HV。2020欧洲杯下注官网

与氮化物涂层相关的问题

与氮化物涂层相关的问题之一是，由于表面层裂纹在母材中发展和扩展，部件疲劳寿命降低。这种效应随着薄膜厚度的增加而增加，因为第二个相关问题是较重薄膜（6微米以上）的剥落。

氮化钛涂层零件的应用

赛车运动

赛车行业一直是氮化钛部件的主要用户，成功应用于气门、气门齿轮、连杆、轴承、轮毂和其他滑动和磨损表面。

氮化物和氮碳共渗涂层是一种有效的防擦伤处理方法。在一个案例中，大奖赛赛车前后轮毂的使用寿命从一场比赛延长到了整个赛季。

球阀

球阀阀体代表了海水和化工厂职责的另一个成功应用。

植入物

用于植入的零件可能需要在氮化后进行抛光，以降低表面粗糙度。

资料来源：钛信息集团

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