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钛标准件的主要防护处理方法

发布时间:2020-12-01 06:29:11 浏览次数 :

钛合金的表面防护处理技术大致经历了三个阶段:以电镀、热扩散为代表的传统表面技术阶段,以等离子体、离子束、电子束的应用为标志的现代表面技术阶段和现代表面技术的综合应用和膜层结构设计阶段。多层涂层是提高钛及钛合金表面性能的有效途径之一,这种方法可以改善韧性、提高耐腐蚀性、提高抗开裂性和细化晶粒等。具体做法是在钛合金的表面处理中在钛金属表面先预镀上一层韧性较好的TiN作为间隔层,然后将TiC、(Ti,A1)N、Ti(C,N)、TiB和CrN等镀在TiN层上形成多层结构。由此得到的多层镀层可以极大地改善镀层的韧性、耐腐蚀性和耐磨性。多组元涂层、多层涂层以及多组元和多层涂层的结合正在成为钛合金表面处理研究的新方向。通过对多组元元素的选择以及多层涂层的设计可以得到质量高、性能好的复合表面涂层。

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钛标准件防护涂层的要求与一般的防护涂层不同,它不仅需要有良好的耐腐蚀性能,而且应具有较低的摩擦系数和良好的抗咬死性能。另外,涂层应厚度适宜且均匀一致,以保证螺栓与螺母或构件之间的良好配合。施加防护涂层的标准件的力学性能应符合要求,避免产生氢脆现象。钛合金标准件的主要防护处理方法及特点见表1 。

钛合金标准件的腐蚀及其防护技术表1 

防护处理优势缺陷
镀镉耐蚀性有一定的提高,可用于海洋大气环境,且具有持续的扭矩应力、双金属共存性及在标准螺栓公差范围内的镀层厚度等优点易产生环境污染。钛合金基体上有一层致密的氧化物薄膜,电镀不易进行,所以电镀前必须对钛合金表面进行预处理
交流微弧氧化对钛合金表面微弧氧化膜,获得的膜硬度高并与金属基体结合    良好,改善了钛合金表面的抗磨损、抗腐蚀、耐热冲击及绝缘等性能,在许多领域具有应用前景工艺条件有特殊要    求,需施加几百伏的高压
表面合金化加弧辉光离子渗镀技术应用    到钛合金上,可以在钛合金的表面直接形成合金层。钛合金渗钽可以提高钛合金的耐蚀性需要专门的设备
新型陶瓷涂层耐高温、大气和海洋环境腐蚀,解决了与铝的电偶腐蚀问题需要专门的设备
有机涂层含氟聚合物涂层紧固件广泛    应用于海洋环境,耐蚀性优良工艺较复杂
离子镀铝钛合金上离子镀铝和镀镉层都      可以稳定地充当阴极,且镀铝层和镉镀层与钛合金偶对的电偶电    流相当,但镀铝层较之镉镀层更稳定,综合性能优于镀镉层需要专门的设备
阳极化处理钛合金阳极化可以稳定并降    低电偶电流,可较大地提高钛合金件的耐腐蚀性其与碳钢的偶合需要一定的条件

据悉,美国已将飞机零件和宇宙飞行器上的钛合金零件的连接件全部采用离子镀铝代替以前所采用的电镀镉。与电镀镉相比,镀铝不但耐蚀性好,且不会引起钛合金脆化,使用温度也由原来镀镉的230℃提高到500 ℃,同时避免了镉污染所带来的危害,利于环保。这是提高钛合金标准件综合性能较为有效的一种防护方法。对于阳极化铝合金LY12材料,不论是单独对比试件还是用钛合金标准件连接的组合试件,电化学腐蚀和盐雾加速腐蚀试验均表明,带包铝层阳极化LY12的耐蚀性优于去包铝层阳极化试件。

标准件表面防护层的种类很多,且各有优缺点和适用范围,所以标准件防护层的选用要根据使用部位和功能要求进行合理匹配,才能获得最佳效果。

根据不同的应用要求选择不同的方法对钛及钛合金进行防护处理是一项重要的研究内容。随着科学技术的发展、钛合金标准件应用领域的日益扩展和使用条件的变化,耐超高温、超高强度、超塑性、超耐磨性、多功能的钛合金标准件必将出现。另外,随着钛合金表面防护处理技术的日臻完善,纳米技术、等离子体技术、高频电磁技术、激光技术等先进技术的有机结合,特别是加弧辉光离子渗金属技术、双层辉光离子渗金属技术等新技术研究的进一步深化,一些经过表面处理的强耐蚀、强耐磨钛合金标准件也必将随着使用条件更加复杂的要求而出现。钛合金结构件及其所接触的金属都不腐蚀的理想结果,是腐蚀控制研究者努力的方向。

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