Do cường độ riêng tuyệt vời, khả năng chống ăn mòn, hiệu suất nhiệt độ cao và khả năng tương thích sinh học tốt, hợp kim titan đã được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ, công nghiệp quân sự, công nghiệp dân dụng và các lĩnh vực khác. Tuy nhiên, độ cứng bề mặt của hợp kim titan tương đối thấp và khả năng chống mài mòn không đủ, điều này hạn chế ứng dụng của nó trong một số môi trường cụ thể. Để cải thiện các tính chất này, các nhà nghiên cứu đã phát triển nhiều kỹ thuật xử lý bề mặt khác nhau để nâng cao tính chất bề mặt của hợp kim titan.
1. Xử lý oxy hóa bề mặt
Một màng oxit được hình thành để tăng cường độ bôi trơn cho bề mặt hợp kim titan và giảm độ bám dính trong quá trình kéo.
2. Xử lý lớp phủ
- Sơn nhũ tương than chì
Việc bôi nhũ tương than chì trước khi kéo nóng không chỉ giúp bôi trơn mà còn bảo vệ bề mặt phôi khỏi quá trình oxy hóa. Các yêu cầu đối với nhũ tương than chì bao gồm hàm lượng than chì là 20%-25%, kích thước hạt là 1-3um và độ bám dính đồng đều trên bề mặt của phôi.
- Phủ vôi muối
Công thức cụ thể của lớp bôi trơn bằng vôi muối, chẳng hạn như 12% Na2SO4, 12% CaO, 0.3% Na3PO4, 0.2% NaCl và một lượng nước dư, được bổ sung bằng hỗn hợp gồm 75% bột xà phòng và 25% bột lưu huỳnh được sử dụng làm chất bôi trơn dạng bột rắn.
- Xử lý Fluorophosphate
Sau khi làm sạch bề mặt của phôi kim loại bằng phương pháp vật lý, một màng phủ biến tính được hình thành trên bề mặt bằng cách nhúng dung dịch phủ, sau đó phủ chất bôi trơn rắn để đạt được hiệu quả bôi trơn của hệ số ma sát thấp và khả năng chống mài mòn cao.
3. Mạ màng kim loại
Một màng kim loại như đồng, crom, niken hoặc thiếc được mạ lên bề mặt hợp kim titan để giảm sự tiếp xúc trực tiếp với kim loại trong quá trình vẽ, do đó làm giảm độ bám dính.
4. Xử lý Borylation
Cho dây hợp kim titan vào dung dịch hỗn hợp chứa KFB4, BaCl2 và NH4NO3, đun nóng đến sôi, sau đó ngâm, lấy ra, làm sạch và lau khô, tạo thành một lớp fluoroborat trên bề mặt dây. Cũng cần phủ một lớp nhôm disulfua lên bề mặt dây làm chất bôi trơn ở trụ lạnh.
5. Xử lý chuyển hóa hóa học
Một màng chuyển đổi hóa học dày đặc được hình thành trên bề mặt hợp kim titan thông qua xử lý chuyển đổi hóa học. Màng này có thể được sử dụng làm lớp phủ bôi trơn để hấp thụ chất bôi trơn, giúp bề mặt dây mịn màng sau nhiều lần kéo, không bị dính và vết trượt.
6. Lựa chọn dầu bôi trơn
Chọn chất bôi trơn thích hợp, chẳng hạn như bột xà phòng công nghiệp, nhũ tương than chì và hỗn hợp bột xà phòng và các vật liệu khác, phải có khả năng thẩm thấu tốt với lớp phủ, ổn định nhiệt tốt.
7. Xử lý bề mặt bằng laser
Các công nghệ xử lý bằng laser, bao gồm lớp phủ bằng laser, hợp kim hóa bề mặt bằng laser và làm nguội bề mặt bằng laser, có thể cải thiện khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn và độ cứng bằng cách thay đổi cấu trúc vi mô của lớp bề mặt. Ưu điểm của việc xử lý bằng laser là các tính chất bề mặt có thể được cải thiện đáng kể mà không làm thay đổi tính chất của nền hợp kim titan.
8. Quá trình oxy hóa hồ quang vi mô
Đây là công nghệ phát triển tại chỗ màng gốm trên bề mặt hợp kim titan, có thể tạo thành một lớp màng gốm có khả năng chống ăn mòn và chống mài mòn tuyệt vời trên bề mặt hợp kim titan. Công nghệ oxy hóa hồ quang vi mô có đặc điểm bảo vệ môi trường xanh, phù hợp với chiến lược phát triển bền vững.
9. Cấy ion
Bằng cách bơm nitơ, oxy, carbon và các nguyên tố khác vào bề mặt hợp kim titan, độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn có thể được cải thiện. Độ dày của lớp cấy ion thường ở mức nanomet, có thể cải thiện đáng kể tính chất bề mặt của hợp kim titan.
10. Phương pháp khuếch tán nhiệt
Bằng cách rải các nguyên tố hợp kim lên bề mặt hợp kim titan ở nhiệt độ cao, một lớp hợp kim được hình thành, do đó cải thiện độ cứng và khả năng chống mài mòn của bề mặt.
