Niiden alhaisen tiheyden, korkean ominaislujuuden, erinomaisen bioyhteensopivuuden ja säänkestävyyden ansiostatitaaniseoksetniistä on tullut keskeisiä rakennemateriaaleja sellaisilla aloilla kuin ilmailu, sotilaslaitteet, lääkinnälliset laitteet ja huippuluokan siviilivalmistus-. Titaaniseoksilla on kuitenkin luontaisia haittoja, kuten suhteellisen alhainen pinnan kovuus, riittämätön kulutuskestävyys ja alttius galvaaniselle korroosiolle, mikä rajoittaa merkittävästi niiden käyttöä raskaissa kuormiuksissa, kitkan, meriveden korroosion ja monimutkaisten käyttöolosuhteiden alla, mikä rajoittaa niiden laajaa teollista käyttöä.
Näiden titaaniseosten pintaominaisuuksien puutteiden korjaamiseksi teollisuus käyttää laajalti pinnanmuokkausprosesseja parantaakseen niiden yleistä palvelun suorituskykyä. Näistä mikro-kaarihapetus (MAO)-uusi plasma-sähkökemiallinen pintakäsittelytekniikka-voi in situ muodostaa tiheän keraamisen oksidikalvon titaaniseosalustan pinnalle, mikä parantaa merkittävästi materiaalin kulutuskestävyyttä, korroosionkestävyyttä, lämmöneristystä ja sähköeristysominaisuuksia. Se on tällä hetkellä yleisin teknologinen lähestymistapa titaaniseosten huippuluokan pinnanvahvistukseen-. Tässä artikkelissa käsitellään systemaattisesti mikrokaarihapetusteknologian periaatteita, sen prosessien etuja, suorituskyvyn hallintamekanismeja, viimeaikaista tutkimusta ja sen teollisia sovelluksia.
I. Mikro-kaarihapetustekniikan periaatteet ja tärkeimmät edut
Mikrokaarihapetus on korkea-energinen pinnanmuokkaustekniikka, joka on kehitetty perinteisestä anodisoinnista. Tämä prosessi laajentaa sähkökemiallisen hapettumisalueen suurjännitteen purkausalueelle aiheuttaen joukon monimutkaisia fysikaalis-kemiallisia muutoksia-, kuten kipinäpurkausta, mikro-kaarihajoamista ja plasmareaktioita-, jotka tapahtuvat elektrolyytin sisällä olevissa venttiilimetallityökappaleissa (mukaan lukien titaani, alumiini ja magnesium). Sähkökemian, lämpökemian ja plasmakemian kytkeytyneiden vaikutusten ansiosta tiheä, korkean{8}}kovuuden keraaminen oksidikalvo, joka on metallurgisesti sidottu alustaan, kasvaa in situ metallipinnalle, mikä vahvistaa materiaalin pintaominaisuuksia.
(I) Mikro-kaarihapetuksen nelivaiheinen kalvonmuodostusmekanismi Titaaniseosten mikro-kaaren hapetuskalvonmuodostusprosessi voidaan jakaa neljään peräkkäiseen vaiheeseen, joista jokaisella on erilliset reaktio-ominaisuudet ja selkeästi määritellyt kalvonmuodostuskerrokset:
Vaihe 1: Esi-kipinävaihe. Virran käytön alkaessa työkappaleen pinnalta vapautuu suuri määrä happea muodostaen kaasutiivistekerroksen ja pinnalle muodostuu nopeasti yhtenäinen eristävä passivointikalvo. Virtaheys nousee nopeasti huippuunsa ennen kuin se laskee, mikä luo pohjan myöhemmälle hajoamisreaktiolle.
Vaihe 2: Kipinäpurkausvaihe. Kun jännite jatkaa nousuaan, korkea jännite rikkoo ensimmäisenä pinnan passivointikalvon heikot alueet muodostaen plasmapurkauskanavan elektrodien väliin. Työkappaleen pinnalle ilmestyy lukuisia pieniä, vaeltavia kipinöitä. Hajoamispisteet muuttuvat dynaamisesti ja satunnaisesti, mikä johtaa alkuperäiseen tasaiseen kalvon kasvuun.
Vaihe 3: Mikro-kaarireaktiovaihe Kun reaktio jatkuu, hajallaan olevat kipinät sulautuvat vähitellen vakaiksi mikro-kaariksi; purkauksen intensiteetti kasvaa, kaarien lukumäärä vähenee ja niiden liike kiihtyy. Kalvon paksuus ja pintavastus kasvavat edelleen, virrantiheys vakiintuu vähitellen ja keraamisen kalvon päärakenne muotoutuu nopeasti. Vaihe 4: Lokalisoitu kaarivaihe. Reaktion loppuvaiheessa pintakaaripisteiden määrä vähenee, niiden liike hidastuu, purkausenergia keskittyy ja virrantiheys edelleen pienenee. Työkappaleen pinta käy läpi monimutkaisia prosesseja, kuten plasmapommituksen, sulatuksen ja diffuusion, korkean lämpötilan sintraamisen ja jähmettymisvaiheen siirtymät, jolloin lopulta muodostuu keraaminen oksidipinnoite, jolla on merkittävä paksuus, korkea tiheys ja erittäin vahva adheesio.
(II) Mikro-kaarihapetustekniikan erinomaiset edut
1. Poikkeuksellisen vahva tarttuvuus: Keraaminen pinnoite kasvaa in situ alustalle, mikä eliminoi kuoriutumis- tai delaminaatioriskin; sen tarttuvuus ylittää huomattavasti tavanomaisten prosessien, kuten ruiskutuksen ja galvanoinnin, tarttuvuuden.
2. Mukautettavat pinnoitteen ominaisuudet: Säätämällä elektrolyytin koostumusta, sähköisiä parametreja ja prosessin kestoa, pinnoitteen paksuutta, tiheyttä, kovuutta ja korroosionkestävyyttä voidaan säätää tarkasti räätälöityjen toimintojen saavuttamiseksi.
3. Ei vaurioita alustalle: Välitön lämpötila mikro-kaaripurkausvyöhykkeellä voi nousta yli 2 000 asteeseen. Korkea paikallinen plasmalämpötila saa keraamisen faasin sintraamaan, mutta työkappaleen kokonaislämpötila pysyy alle 300 asteessa, mikä estää alustan pehmenemisen, muodonmuutoksen ja suorituskyvyn heikkenemisen.
4. Vahva kaikkien-alueiden pinnoituskyky: Työkappaleen rakenteen rajoittamatta yhtenäinen pinnoite voidaan saavuttaa monimutkaisissa, epäsäännöllisen muotoisissa osissa, sisäisissä onteloissa ja kulmissa ilman kuolleita alueita tai pinnoitteen puutteita.
5. Yksinkertainen ja kustannustehokas-prosessi: Korkeaa-lämpötilaa tai tyhjiöympäristöä ei vaadita. esikäsittelyvaiheet ovat yksinkertaisia; prosessivirtaus on lyhyt; energiankulutus on hallittavissa; ja kustannus-tehokkuus on erinomainen.
6. Merkittävä kokonaissuorituskyvyn parannus: Yhdistämällä metallin sitkeyden keramiikan korkeaan kovuuteen ja korroosionkestävyyteen prosessi parantaa merkittävästi titaaniseoksen yleistä suorituskykyä, mukaan lukien kulutuskestävyys, korroosionkestävyys, lämmöneristys ja sähköeristys.
Hyödyntämällä sen lukuisia suorituskykyetuja-mukaan lukien kulutuskestävyys, korroosionkestävyys, lämmöneristys, sähköeristys ja bioyhteensopivuus-titaaniseoksen MAO-muokkaustekniikka on osoittanut laajat sovellusmahdollisuudet eri aloilla ja skenaarioissa. Meritekniikan alalla tiheät TiO₂-keraamiset pinnoitteet kestävät tehokkaasti meriveden suolasumukorroosiota ja galvaanista korroosiota, mikä tekee niistä sopivia laivojen monimutkaisiin rakenneosiin, putkiliittimiin ja merilaitteiden tarkkuusosiin, mikä parantaa merkittävästi laitteiden ikääntymisenkestävyyttä meriympäristöissä. Auto- ja teollisuuslaitteiden aloilla MAO-pinnoitteet tarjoavat erinomaisia lämmöneristysominaisuuksia, ja ne ratkaisevat perinteisissä lämpöeristyspinnoitteissa yleisiä kuoriutumis- ja lämpötilaeronkestävyyksiä. Ne sopivat korkeiden-lämpötilojen moottorin osiin ja raskaisiin-kitkaosiin, mikä parantaa laitteiden kestävyyttä korkeita lämpötiloja ja kulumista vastaan ja mahdollistaa pidennetyn käyttöiän. Tekstiilikoneteollisuudessa korkea-kovuus, vähäkitkainen-keraamiset pinnoitteet parantavat merkittävästi nopeiden komponenttien kulutuskestävyyttä. Ne soveltuvat kriittisiin kulumisalttiisiin osiin, kuten{13}}nopeaan lankakuppiin ja tarkkuusjohdinkokoonpanoihin, mikä pidentää laitteiden käyttöikää. Elektroniikka- ja korkealaatuisten{15}}laitteiden aloilla mikro-mikrokaarihapetuspinnoitteet tarjoavat erinomaisen sähkömagneettisen suojauksen, säteilynkestävyyden ja suojan korkean{17}}energiseltä säteilyltä. Niitä voidaan käyttää huippuluokan-elektroniikkasuojapaneeleihin ja tarkkuusinstrumenttien suojakomponentteihin, mikä tekee niistä sopivia äärimmäisiin käyttöolosuhteisiin, kuten korkeaan jännitteeseen, korkeaan lämpötilaan, suuriin nopeuksiin ja voimakkaaseen säteilyyn. Lääketieteen alalla bioyhteensopivuus{21}}muokattuja pinnoitteita voidaan käyttää ortopedisissa implanttimateriaaleissa ja lääketieteellisissä titaaniseoksessa olevissa instrumenteissa, mikä parantaa tehokkaasti korroosionkestävyyttä ja biologista yhteensopivuutta, ja niillä on erinomainen kliininen käyttöarvo.
Sähköposti:-garychen3215@hotmail.com
Osoite: No.35, Baoti Rd, Baojin kaupunki, Shaanxin maakunta, Kiina
Yhteystiedot: herra Gary Chen
Puhelin: +86-917-8883215
Mobiili/WhatsApp: +86 13092900605
