Każdy materiał ma swoje zalety i wady. W celu dalszej poprawy odporności na korozję, odporności na ścieranie, odporności na fretting, odporności na utlenianie w wysokiej temperaturze i do innych celów stopów tytanu, obróbka powierzchniowa stopów tytanu ma na celu dalsze rozszerzenie zakresu stosowania stopów tytanu. W skuteczny sposób można powiedzieć, że obecne metody obróbki powierzchni metali są prawie wszystkie stosowane do obróbki powierzchni stopów tytanu, w tym do galwanizacji metali, powlekania bezprądowego, dyfuzji termicznej, anodowania, natryskiwania termicznego, niskociśnieniowej technologii jonowej, elektroniki i laserowe stopy powierzchniowe Chemiczne, niezrównoważone napylanie magnetronowe, azotowanie jonowe, metoda PVD do produkcji folii, powlekanie jonowe, nanotechnologia itp. Generalnie tworzenie się warstw przenikających TiO, TiN, TiC i wielowarstwowych nanowarstw TiAlN na powierzchni tytanu nadal koncentruje się na stopach.
Galwanizacja: niklowanie, twarde chromowanie, srebrzenie itp. Na powierzchni stopu tytanu. Celem posrebrzania jest polepszenie przewodności i właściwości lutowniczych stopu tytanu. Na podłożu ze stopu tytanu znajduje się gęsta warstwa tlenku, a powlekanie galwaniczne jest trudne, dlatego powierzchnię stopu tytanu należy poddać obróbce wstępnej przed galwanizacją.
Utlenianie mikro-łukowe AC: Utlenianie mikro-łukowe (MAO) to nowa technologia wytwarzania warstw ceramiki tlenkowej na powierzchniach metalowych. Powstał z anodowania, ale zastosował wysokie napięcie kilkuset woltów, które przełamało ograniczenie napięcia anodowania. Technologia ta bezpośrednio przekształca metal nieszlachetny w ceramikę tlenkową poprzez natychmiastowe spiekanie w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem w strefie wyładowań mikro-łukowych i uzyskuje grubszą warstwę tlenku. W przypadku warstewki utleniania mikro-łukiem na powierzchni stopu tytanu otrzymana powłoka ma wysoką twardość i dobre połączenie z metalową osnową. Popraw odporność na zużycie, odporność na korozję, odporność na szok termiczny i właściwości izolacyjne powierzchni stopu tytanu i ma perspektywy zastosowania w wielu dziedzinach Obróbka utleniania powierzchni: Ogólnie tytan i stopy tytanu mają gorszą odporność na zużycie niż powszechnie stosowane stopy biologiczne stop CoCr i stali nierdzewnej 316L, a wytworzony proszek ścierny może mieć niekorzystny wpływ na organizm. Dlatego niektóre nowo opracowane stopy tytanu dla organizmów żywych często wymagają odpowiedniej obróbki powierzchni, aby poprawić ich odporność na zużycie, zanim zostaną użyte w organizmach. W tym celu Japan' s Toyohashi University of Technology i Datong Special Steel Co., Ltd. zbadały nowo opracowany stop tytanu typu β Ti29Nb13Ta46Zr (w skrócie stop TNTZ) do użytku biologicznego i przyjęły obróbkę utleniania powierzchni w celu poprawy jego odporność na zużycie powierzchni. Implantacja jonów: implantacja jonów i inne technologie obróbki powierzchni
W porównaniu z wieloma zaletami w porównaniu z fizycznym lub chemicznym osadzaniem z fazy gazowej, główne zalety to:
①Folia dobrze łączy się z podłożem i wykazuje dużą odporność na działanie mechaniczne i chemiczne bez zdzierania;
② Proces wtrysku nie wymaga podwyższania temperatury podłoża, dzięki czemu można zachować geometryczną dokładność obrabianego przedmiotu;
③ Dobra powtarzalność procesu itp. Wielu badaczy twierdzi, że implantacja jonów azotu może poprawić skład powierzchni, mikrostrukturę, twardość i właściwości trybologiczne stopu Ti6Al4V. TiC jest również super twardą fazą, więc stop tytanu może również wzmocnić powierzchnię stopu tytanu poprzez implantację jonów węgla. Jednakże, ponieważ implantacja jonów oparta na plazmie nie jest procesem ciągłym, kiedy przykładany jest każdy ujemny potencjał impulsu, gdy potencjał impulsu spada od zera do doliny, a następnie wzrasta do zera, zachodzą dwa procesy, rozpylanie i implantacja. Jeśli plazma zawiera jony metalu lub węgla, gdy potencjał impulsu wynosi zero, w określonych warunkach na powierzchni utworzy się pojedyncza warstwa węgla. Pod wpływem pewnego napięcia impulsowego (10 ~ 30kV) struktura pojedynczej warstwy węgla jest węglem podobnym do diamentu (DLC). W ten sposób można otrzymać warstwę o zmodyfikowanej powierzchni o niższym współczynniku tarcia i lepszej odporności na zużycie niż warstwa wtryskiwana azotem. Pojedyncza warstwa węgla na powierzchni została eksperymentalnie określona jako folia DLC. Twardość powierzchni obrobionego w ten sposób stopu tytanu zwiększa się 4-krotnie. Kiedy para cierna jest utworzona z tego samego materiału, współczynnik tarcia zmniejsza się z 0,4 do 0,1 w warunkach tarcia suchego, a odporność na zużycie wzrasta ponad 30 razy w porównaniu z implantacją niejonową. . Osadzanie wzmocnione wiązką jonów (IBED): Twarda powłoka CrC jest przygotowywana metodą osadzania wzmocnionego wiązką jonów (IBED), która może być stosowana do ochrony stopu tytanu przed zużyciem frettingowym. Badania wykazały, że CrC wykazuje najlepszą charakterystykę zmęczenia frettingowego; a folia CrC pokryta po śrutowaniu wykazuje najwyższą odporność na fretting. Technologia powlekania: Technologia powlekania jest skuteczną metodą poprawy odporności stopów tytanu na utlenianie. Firma z USA opracowała nową metodę poprawy odporności stopów tytanu na utlenianie poprzez dodanie jednolitej powłoki ze stopu miedzi na podłożu ze stopu tytanu. Stop miedzi użyty w powłoce może być wybrany z następujących trzech składów: 1. Miedź - 7% aluminium; 2. Miedź - 4,5% aluminium; 3. Miedź, 5,5% aluminium, 3% krzemu. Powłokę nakłada się, gdy temperatura podłoża jest niższa niż 619 ° C. Hartowanie laserowe: Poinformowano, że zużycie frettingowe stopu tytanu TC11 wzrasta wraz ze wzrostem normalnego obciążenia i amplitudy frettingu. Po hartowaniu laserem poprawiono odporność na korozję cierną stopu tytanu TC11' oraz zwiększenie i wielkość zakresu frettingu. Poprawa odporności na korozję cierną jest wynikiem udoskonalenia struktury i zwiększenia twardości przez hartowanie laserowe. Powlekanie lasera: Zużycie stykowe pary ciernej ze stopu tytanu ze stopu niklu w silnikach lotniczych jest głównym problemem w stosowaniu silników lotniczych. Technologia napawania laserowego umożliwia uzyskanie doskonałych powłok, co stwarza nowy sposób naprawy części silników turbin gazowych. , Proszek stopu napowierzchniowego jest mechaniczną mieszaniną CoCrW i WC, która poprawia odporność na zużycie w wysokich temperaturach i odporność na korozję. Charakterystyka techniczna to krótki czas przygotowania, stabilna jakość oraz eliminacja problemu pęknięć, które mogą wystąpić na skutek efektów termicznych. Bombardowanie jonowe: Po obróbce powierzchni stopu tytanu TC11 przez bombardowanie jonami azotu, powierzchnia może otrzymać zmodyfikowaną warstwę złożoną z TiN i Ti2N, o twardości 600 ~ 800 HV; wzrost twardości powierzchni wpływa korzystnie na odporność stopu tytanu TC11 na zużycie. Azotowanie plazmowe i śrutowanie: powierzchnia stopu tytanu Ti6Al4V jest azotowana za pomocą zasilacza plazmowego z pulsem prądu stałego, a warstwa azotująca jest poddawana obróbce końcowej metodą śrutowania (SP) w celu uzyskania TiN, Ti2N, Ti2A1N na powierzchni stopu tytanu . Warstwa azotująca o składzie izofazowym, zmodyfikowana warstwa może znacznie poprawić normalną odporność na zużycie i zużycie frettingowe (FW) stopu tytanu, ale zmniejszyć odporność podłoża na FF. Właściwości przeciwcierne i przeciwzużyciowe warstwy azotującej są synergistyczne z powierzchniowym szczątkowym naprężeniem ściskającym wprowadzanym przez SP, tak że wytrzymałość stopu tytanu FF przewyższa wytrzymałość samego SP. Poprawa wiązkości warstwy azotującej jest bardzo ważna dla poprawy właściwości FF i FW stopu tytanu. Folia DLC: kompozytowa folia węglowa ma wyjątkowe właściwości fizyczne, mechaniczne i chemiczne i została wykorzystana jako duża liczba obiektów badawczych. Głównym celem przygotowania diamentopodobnych warstw węglowych za pomocą chemicznego osadzania z fazy gazowej wspomaganego plazmą o częstotliwości radiowej jest poprawa twardości powierzchni i odporności na tarcie stopów tytanu. Wyniki testów pokazują, że jeśli zawartość tytanu w folii przekracza 9%, twardość folii spada, a siła wiązania podłoża folii jest również ograniczona. Płynne osadzanie: osadzanie w fazie ciekłej powłok bioceramicznych na powierzchni TC4. W ostatnich latach opublikowano badania eksploracyjne nad przygotowaniem powłok bioceramicznych na powierzchni implantów z matrycą ze stopu tytanu poprzez obróbkę chemiczną. Na przykład proces obróbki wysokociśnieniowym NaOH lub H2O2, proponowany dwuetapowy proces obróbki alkalicznej oraz wprowadzenie modyfikatorów, takich jak winylotrietoksysilan i poliakrylan sodu w celu uzyskania powłok bioceramicznych. Po prostej wstępnej obróbce kwasowo-zasadowej stopu TC4 zanurza się go i osadza w płynie ustrojowym o szybkim zwapnieniu (FCS), w celu uzyskania kompozytu bioceramicznego HA na bazie tytanu z wiązaniem gradientowym o dobrej aktywności biologicznej. Badania tą metodą mają bardzo ważne znaczenie teoretyczne i potencjalną wartość ekonomiczną dla bezpośredniego zastosowania stopu tytanu jako materiału na implanty tkanek twardych.
