鈦棒表面耐蝕和耐磨處理的研究！

發(fā)布時(shí)間：2022-11-23 12:36:09 丨 瀏覽次數(shù)：

       由于鈦?zhàn)陨砭哂袃?yōu)良的耐蝕性，鈦棒一般不進(jìn)行進(jìn)一步提高其耐蝕性表面處理，但為了防止鈦在較易受腐蝕的鹽酸、硫酸等非氧化性酸水溶液中的全面腐蝕，防止在NaCl水溶液中的間隙腐蝕和點(diǎn)蝕，有時(shí)采用表面處理的方法。大氣氧化處理：鈦在高溫大氣中防置，就使氧化膜增厚，其膜厚隨溫度的升高，時(shí)間的延長(zhǎng)而增厚。大氣氧化處理對(duì)鈦的全面腐蝕、間隙腐蝕都有效，方法比較簡(jiǎn)便，但耐久性不十分可靠，這是因?yàn)榇髿庋趸幚韮H使氧化膜增厚，純鈦在腐蝕環(huán)境中，增厚的氧化膜隨時(shí)間的延長(zhǎng)而變薄，較終導(dǎo)致腐蝕。其耐蝕性能維持的時(shí)間由大氣氧化處理?xiàng)l件（T、t）以及腐蝕環(huán)境的苛刻程度所決定的，具體預(yù)測(cè)這個(gè)時(shí)間是很困難的。要求長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的部件材料一般不太采用這種方法。

       鈦的缺點(diǎn)就是耐磨性差，表面易產(chǎn)生麻面等缺陷，目前，難以適用于滑動(dòng)機(jī)械部件。目前正在積極研究開發(fā)種種表面處理方法。適用于鈦表面處理的方法有鍍Cr、Ni為代表的濕式鍍膜法、熱擴(kuò)散法、堆焊法和濺射法等，較近比較先進(jìn)的方法是CVD、PVD、PCVD表面強(qiáng)化法。1.濕式鍍膜：主要用鍍Cr、Ni-P 法，（直接在鈦棒上鍍Cr困難，通常在鈦棒先鍍Ni，再鍍Cr。電解法成膜速度快，厚度數(shù)微米，（裝飾性鍍層僅1um）。是一種有效的耐磨表面處理方法。 2.熱擴(kuò)散法：廣泛用于鋼鐵材料的硬化處理的滲碳、氮化及硼化等熱擴(kuò)散工藝，較近也被用于鈦。主要介紹一下離子氮化法與氣體氮化不同，是采用輝光放電等離子體破壞鈦表面氧化膜，因此氮化前處理，不須除去氧化膜的機(jī)械研磨、酸洗，而且氮化效率高。鈦在850度，氮化膜厚從0.7um增至5.0um，表面硬度達(dá)1200—1600Hv，具有良好的耐膜性。3.堆焊法：利用等離子轉(zhuǎn)移弧進(jìn)行鈦板表面堆焊硬化改性也具有優(yōu)良的耐磨性。方法簡(jiǎn)單，被處理材無須整個(gè)高溫下暴露，可防止力學(xué)性能的下降，但須二次加工。僅局現(xiàn)于處理較厚的大型工件。4.濺射法：利用等離子流高速空氣射流，使滴下的熔融金屬噴鍍?cè)诒惶幚聿谋砻娴姆椒?，不須真空，可在大氣中處理，生產(chǎn)效率高。但鍍膜的密合度不夠。

       貴金屬涂覆：鈦的耐蝕性是依靠表面形成的氧化膜來維持的。這種氧化膜的生成反應(yīng)，一般由下式表示：Ti+2H2O→TiO2+4H+ +4e 這一反應(yīng)是陽極反應(yīng)，因此，只要提高鈦的電位就可使此反應(yīng)進(jìn)一步向右方向進(jìn)行，這意味著鈦的氧化膜的穩(wěn)定和耐蝕性的提高。但提高鈦電位，必須由對(duì)電極，并從外部施加高電壓，同時(shí)，在面積大時(shí)，施加均一電壓也很困難，所以不常采用。一般，貴金屬在苛刻的環(huán)境下，也不腐蝕，顯高電位。利用這一點(diǎn)，在鈦表面涂覆貴金屬，鈦的電位就向貴的一方（電位高的方向），從而提高其耐蝕性。在貴金屬中通常采用較便宜的Pd、Ru或者它們的氧化物（PdO、RuO2）進(jìn)行鈦的涂覆。在鈦棒上涂覆貴金屬或其氧化物對(duì)改善其耐蝕性及其有效，涂覆處理材料的耐蝕性可與Ti/FONT>0.15Pd合金匹敵。缺點(diǎn)是在流體或含固形物的流體中長(zhǎng)期使用時(shí)，貴金屬膜會(huì)從鈦表面剝離，盡管這種剝離很少。目前，日本正在開發(fā)密和性好的涂覆方法，但成本更高。氣體法，由于必須在遠(yuǎn)高于鈦相變點(diǎn)溫度下加熱，使組織、形狀發(fā)生變化等造成制品不能滿足使用要求；而CVD、PVD、PCVD法需要特殊設(shè)備而且能批量生產(chǎn)的大型設(shè)備正在開發(fā)中，成本高。（這些處理方法來提高耐蝕性的甚少，作為提高耐磨性有時(shí)采用。Pb+、Pt+注入法（離子束、電子束）離子注入表面改性對(duì)提高耐蝕性非常有效，但成本更高，正在研究中，尚未實(shí)用化。