Titaanil kui universaalsel{0}}metallil on legeeritud varraste ja juhtmete jaoks enneolematult lai kasutusala. Algsete titaanmaterjalide puudused, nagu madal pinna kõvadus ja ebapiisav kulumiskindlus, võivad aga viia komponentide kulumiseni suure hõõrdumise tingimustes, lühendades oluliselt kasutusiga ja piirates selle kasutusstsenaariumide edasist laiendamist. Titaanvarraste ja -traatide kulumiskindluse suurendamiseks on tööstus välja töötanud mitu küpset pinnatöötlustehnoloogiat.
Traditsiooniline käsitöö: küps ja stabiilne kulumisvastane{0}}lahendus
Märgkatte meetod
Märgkatmise meetod on praegu kõige laialdasemalt kasutatav titaanmaterjalide pinna-kulumiskindel töötlemisprotsess, mille tüüpilisteks näideteks on kroom (Cr) ja nikkel-fosfor (Ni-P). Titaanpinnal oleva oksiidkile suure aktiivsuse tõttu on otsekatte kroom halva nakkuvuse ja altid koorumisele. Seetõttu on tööstusharu standardne protsess kaheetapiline: esiteks sadestatakse titaanvarda või traadist substraadi pinnale nikli (Ni) kiht üleminekukihina, et parandada katte nakkumist, ja seejärel kroom (Cr) niklikihi pinnale kulumiskindla pinnakihina.
Selles protsessis kasutatakse sadestamiseks elektrolüüsi, millel on kiire kile moodustumise kiirus, reguleeritav katte paksus ja tavalise kulumiskindla katte paksus võib{0}} ulatuda mitme mikromeetrini. Efekti võib saavutada ka dekoratiivse kattekihi paksusega vaid 1 μm. Kattel on kõrge kõvadus ja madal hõõrdetegur, mistõttu on see ülimalt kulutõhus-kulumiskindel-pinnatöötlusmeetod.
Termilise difusiooni meetod
Algselt kasutati seda laialdaselt kuumuse difusiooniprotsessides, nagu karburiseerimine, nitridimine ja boroniseerimine terasmaterjalide karastamise eesmärgil, kuid pärast kohandamist ja optimeerimist saab seda kasutada ka titaanmaterjalide pinna kulumiskindlaks{0}}töötluseks. Selle põhiprintsiip on võimaldada sellistel elementidel nagu süsinik, lämmastik ja boor difundeeruda kõrgel temperatuuril titaanvarraste ja -traatide pinnavõresse, moodustades kõrge -kõvadusega titaaniühendikihi, saavutades seeläbi pinna kõvenemise.
Töödeldud titaanmaterjali pinnakihi kõvadust saab mitu korda suurendada ning kivistunud kiht seotakse metallurgiliselt alusmaterjaliga, ilma katte eraldumise ohuta. Kulumiskindlus on vastupidav ja stabiilne ning sobib kasutamiseks konstruktsioonikomponentides, mis on pikaajalisel-hõõrdumisel ja kulumisel.
Keevitusmeetod
Keevitusmeetodis kasutatakse plasma ülekandekaari soojusallikana, et sulatada kõrge -kõvadusega kulumiskindlat-sulamist ja seejärel keevitada see tugevdatavate titaanvarraste või -traatide pinnale, moodustades metallurgiliselt seotud kulumiskindla-mudifitseeritud kihi. Titaanmaterjali töödeldud pinnal on suurepärane kulumiskindlus ja töötlemisprotsessi ajal soojendatakse ainult kohalikku keevituspiirkonda, ilma et oleks vaja kogu töödeldavat detaili asetada kõrge -temperatuuriga keskkonda, mis võib tõhusalt vältida titaanist substraadi üldisest kuumenemisest tingitud mehaaniliste omaduste vähenemist.
Kuid pinna karedus pärast seda protsessi on suhteliselt kõrge ning see nõuab teisest töötlemist ja poleerimist. See sobib ainult suurema läbimõõduga ja suurema paksusega titaanvarraste töötlemiseks ning ei sobi praegu peene-läbimõõduga titaantraatide jaoks.
Täiustatud tehnoloogia: uus võimalus tipptasemel{0}}rakenduste täiustamiseks
Viimastel aastatel on gaas{0}}faasilise sadestamise pinnatugevdamise tehnoloogiaid, nagu keemiline aurustamine-sadestamine (CVD), füüsikaline aurustamine-sadestamine (PVD) ja plasma tõhustatud keemiline aurustamine-sadestamine (PCVD), järk-järgult-kasutatud tipptasemel väljadel.
Need protsessid võivad titaanvarraste ja -traatide pindadele sadestuda ülikõvad katted, nagu titaannitriid ja teemant{0}}nagu süsinik. Paksus on ühtlane ja kontrollitav ning kate on tugeva nakkuvusega. Need mitte ainult ei saa oluliselt parandada kulumiskindlust, vaid ka kohandada katte koostist vastavalt nõuetele, võttes arvesse komposiitide omadusi, nagu korrosioonikindlus ja hõõrdumise vähendamine, ning töötlemistemperatuur on madal, ilma et see mõjutaks titaani substraadi mehaanilisi omadusi. Need sobivad eriti -täpsete, väikese{5} mõõtmetega titaantraatide ja täppis-titaanvardade jaoks ning vastavad kõrgekvaliteediliste-valdkondade, nagu lennundus ja meditsiin, rangetele nõuetele.
Titaanmaterjalide kasutusstsenaariumide pideva laienemisega on ka pinna kulumiskindlat{0}}töötlustehnoloogiat pidevalt täiendatud ja täiustatud. See mitte ainult ei uuri titaanist varraste ja -traatide jõudluspotentsiaali, vaid pakub ka tehnilist tuge titaanisulamite rakendamiseks nõudlikumates töötingimustes, muutudes titaanitööstuse arengu oluliseks tugitehnoloogia suunaks.