Pagrindinė titano lydinių paviršiaus modifikavimo technologija: vakuuminis titano lydinių dengimas

Titano lydinio vakuuminė dangayra pagrindinė titano lydinių paviršiaus modifikavimo technologija. Pagrindinis jo tikslas – kompensuoti vietinius titano lydinių trūkumus (pvz., atsparumą dilimui, atsparumą korozijai, atsparumą oksidacijai aukštoje -temperatūroje ir trinties mažinimą), išlaikant jiems būdingus didelio stiprumo ir lengvo svorio pranašumus. Jis plačiai naudojamas aukščiausios klasės-srityse, pvz., aviacijos, medicinos, tiksliųjų mašinų ir automobilių pramonėje.

Pagrindinės titano lydinio vakuuminės dangos sąlygos (pirmiausia išsiaiškinkite suderinamumą)

• Characteristics of titanium alloy substrate: The surface easily forms a natural, dense TiO₂ passivation film (thickness 5-10nm), which provides good corrosion resistance. However, it has low hardness (pure titanium HV150-200, TC4 titanium alloy HV300-350), poor wear resistance, and is prone to oxidation and peeling at high temperatures (>400 laipsnių). Vakuuminiam padengimui reikia įveikti pasyvavimo plėvelę, kad būtų užtikrintas stiprus plėvelės ir pagrindo sukibimas.
• Reikalavimai šerdies dangai: ① Sukibimas Didesnis arba lygus 50N (įbrėžimų bandymas / tempimo bandymas); ② Tanki ir neporuota{1}}plėvelė; ③ Suderinamas su titano lydinio pagrindo kietumu, užkertant kelią trapiam įtrūkimui; ④ Neveikia paties pagrindo mechaninių savybių.
• Pagrindiniai privalumai: Dengimas vakuuminėje aplinkoje (vakuuminis laipsnis 10⁻³~10⁻⁶Pa) užtikrina, kad nėra oksidacijos ar užteršimo priemaišomis, todėl plėvelė yra vienoda ir reguliuojamas storis (0,5{4}}50 μm). Jis tinka sudėtingos formos titano lydinio ruošiniams (pvz., titano strypams, titano lydinio peiliukams ir medicininiams implantams).

Procesas: Magnetroninė purškimo danga (paprasčiausias metodas, tinka vidutinei ir žemai temperatūrai, didelio tikslumo{0}}

1. Pagrindinis principas
Didelio -vakuuminėje kameroje elektronai yra apriboti magnetiniu lauku, kad bombarduotų tikslinę medžiagą (metalą / keramiką), todėl tiksliniai atomai / jonai atsiskiria ir nusėda ant titano lydinio pagrindo paviršiaus, sudarydami tankų plėvelės sluoksnį. Šis procesas priklauso fizinio garų nusodinimo (PVD) kategorijai.

2. Skirtas pagrindinis titano lydinių procesas (svarbiausia yra išankstinis substrato apdorojimas,{1}}kuris lemia sukibimo stiprumą)
Pagrindo išankstinis{0}}apdorojimas (pagrindinis žingsnis, sudaro 70 % dangos kokybės)
Grubus valymas: Ultragarsinis valymas (acetonas + alkoholis) riebalams ir dulkėms pašalinti, po to džiovinimas;
Pasyvacinės plėvelės pašalinimas: Argono jonų ėsdinimas (vakuuminis laipsnis 10-3Pa, argono slėgis 0,5-1Pa, poslinkio įtampa -100-300V, laikas 15-30 min.), kad suardytų TiO₂ plėvelę, atidengtų šviežią titano paviršių ir tuo pačiu padidintų paviršiaus sluoksnio šiurkštumą Ra3μ (1-0). blokavimas;
Išankstinis pašildymas: titano lydinio pagrindo pašildymas iki 150–300 laipsnių, kad sumažintumėte plėvelės ir pagrindo temperatūrų skirtumą ir išvengtumėte plėvelės įtrūkimų.
Dengimo procesas (du etapai: pirma pagrindo sluoksnis, tada nusodinimas)
Pagrindinis sluoksnis: pirmiausia nusodinamas pereinamasis sluoksnis (Ti sluoksnis arba Cr sluoksnis, storis 0,1–0,5 μm), kad būtų pašalintas titano lydinio ir funkcinės plėvelės gardelės neatitikimas ir pagerintas sukibimo stiprumas. Parametrai: tikslinė srovė 2-5A, poslinkio įtampa -50~-100V, laikas 5-10min;
Funkcinis sluoksnio nusodinimas: pasirinkite tikslinę medžiagą pagal reikalavimus, kontroliuokite plėvelės storį. Pagrindiniai parametrai: vakuumo laipsnis 10⁻⁴~10⁻⁵Pa, argono srautas 20-50sccm, tikslinė srovė 3-8A, poslinkio įtampa -30~-80V, nusodinimo temperatūra Mažiau arba lygi 400 laipsnių (kad būtų išvengta titano atkaitinimo ir suminkštėjimo).
Po{0}}apdorojimas: natūralus aušinimas iki kambario temperatūros išėmus iš krosnies. Aukštos kokybės dalys gali būti atkaitintos žemoje -temperatūroje (150–200 laipsnių × 1 val.), kad būtų pašalintas vidinis plėvelės įtempis.

Tipiški titano lydinio vakuuminės dangos taikymo scenarijai (atitinkamo proceso pasirinkimas)

1. Aviacijos ir erdvės sritis: titano lydinio mentės, jungtys → jonų azotavimas + TiAlN daugialypė{1}}lanko danga; Titano lydinio tikslūs velenai → Magnetrono purškimo TiCN danga;
2. Medicinos sritis: titano lydinio jungtys, kauliniai varžtai → Magnetrono purškimo DLC danga (biologiškai suderinama); Titano lydinio implantai → Vakuuminis lankinis jonų padengimas (ne{0}}toksiškas);
3. Tiksliųjų mašinų sritis: Titano lydinio įrankiai, liejimo formos → TiN/TiCN magnetroninis purškimas; Titano lydinio slankikliai → DLC danga;
4. Jūrų inžinerijos sritis: titano lydinio tvirtinimo detalės, vamzdžiai → CrN magnetroninis purškimas (atsparumas druskos purškimui);
5. Dekoratyvinis laukas: Titano lydinio papuošalai → Vakuuminis garinimas Au/TiN (ryškus dažymas).