טכנולוגיית טיפול פני השטח של טיטניום וסגסוגות טיטניום למניעת הידבקות

סגסוגות טיטניום נמצאות בשימוש נרחב בתעופה וחלל, בתעשייה צבאית, בתעשייה אזרחית ובתחומים אחרים בשל החוזק הספציפי המעולה שלהן, עמידותן בפני קורוזיה, ביצועים טובים בטמפרטורה גבוהה ותאימות ביולוגית. עם זאת, לסגסוגות טיטניום קשיות פני השטח נמוכה יחסית ועמידות בפני שחיקה לא מספקת, מה שמגביל את היישום שלהן בכמה סביבות ספציפיות. כדי לשפר את התכונות הללו, חוקרים פיתחו מגוון של טכניקות טיפול פני השטח כדי לשפר את תכונות פני השטח של סגסוגות טיטניום.
1. חמצון פני השטח
משפר את הסיכה של פני השטח של סגסוגות טיטניום על ידי יצירת סרט מחומצן, המפחית את תופעת ההידבקות במהלך תהליך השרטוט.
2. ציפוי
- ציפוי תחליב גרפיט
תחליב גרפיט מיושם לפני הציור החם כדי לספק סיכה וכן כדי להגן על פני השטח מפני חמצון. הדרישות לאמולסיית גרפיט כוללות תכולת גרפיט של 20-25%, גודל חלקיקים של 1-3um, והיצמדות אחידה למשטח הבילט.
- ציפוי מלח וסיד
נעשה שימוש בשכבת סיכה מלח-סיד בניסוח ספציפי כגון 12% Na2SO4, 12% CaO, 0.3% Na3PO4, 0.2% NaCl ומים שיוריים, בתוספת תערובת של 75 % אבקת סבון ו-25% אבקת גופרית כחומר סיכה אבקתי מוצק.

- טיפול בפלואורפוספט
לאחר ניקוי פני השטח של בילט המתכת בשיטות פיזיקליות, התמיסה נטבלת ליצירת סרט כיסוי שונה על פני השטח, ולאחר מכן מורחים חומר סיכה מוצק כדי להשיג מקדם חיכוך נמוך וסיכה גבוהה של עמידות בפני שחיקה.
3. סרט מתכת מצופה
סרט מתכת כגון נחושת, כרום, ניקל או פח מצופה על פני השטח של סגסוגת טיטניום כדי להפחית את מגע המתכת הישיר במהלך תהליך השרטוט ובכך להפחית את ההידבקות.
4. בורוניזציה
חוט מסגסוגת טיטניום לתמיסה מעורבת המכילה KFB4, BaCl2, NH4NO3 מחומם לרתיחה ולאחר מכן טבול, הוסר ונשטף ויובש ליצירת שכבה של פלואורבוראט על פני החוט. שכבה של אלומיניום דיסולפיד מוחלת גם על משטח החוט כחומר סיכה במהלך פירינג קר.
5. טיפול המרה כימי
באמצעות טיפול ההמרה הכימית במשטח סגסוגת הטיטניום ליצירת סרט המרה כימי צפוף, הסרט הזה יכול לשמש כציפוי חומר סיכה, ספיחה של חומרי סיכה, כך שהחוט לאחר מספר משיכה של המשטח חלק, ללא הידבקות והחלקה סימנים.
6. בחירת חומרי סיכה
בחירת חומרי סיכה מתאימים, כגון אבקת סבון תעשייתי, חלב גרפיט ותערובות של אבקת סבון וחומרים אחרים, צריכה להיות בעלת יכולת הרטבה טובה עם הציפוי, יציבות תרמית טובה יותר.
7. טיפול משטח בלייזר
ניתן להשתמש בטכנולוגיית טיפול בלייזר, לרבות חיפוי לייזר, סגסוגת משטחי לייזר והתקשות משטחי לייזר, לשיפור עמידות בפני שחיקה, עמידות בפני קורוזיה וקשיות על ידי שינוי מבנה המיקרו של שכבת פני השטח. היתרון של טיפול בלייזר הוא בכך שהוא יכול לממש שיפור משמעותי של תכונות פני השטח מבלי לשנות את המאפיינים של מטריצת סגסוגת טיטניום.
8. חמצון מיקרו-קשת
זוהי טכנולוגיה של גידול באתרו של סרט קרמי על פני השטח של סגסוגת טיטניום, שיכול ליצור שכבה של סרט קרמי על פני השטח של סגסוגת טיטניום עם עמידות בפני קורוזיה ובלאי מצוינים. טכנולוגיית חמצון המיקרו-קשת היא ירוקה וידידותית לסביבה, מה שעולה בקנה אחד עם אסטרטגיית הפיתוח בר-קיימא.
9. השתלת יונים
על ידי הזרקת חנקן, חמצן, פחמן ואלמנטים אחרים לתוך פני השטח של סגסוגת טיטניום, ניתן לשפר את הקשיות ועמידות הבלאי של פני השטח. עובי שכבת הזרקת היונים הוא בדרך כלל בקנה מידה ננומטרי, מה שיכול לשפר משמעותית את תכונות פני השטח של סגסוגת טיטניום.
10. דיפוזיה תרמית
על ידי פיזור אלמנטים סגסוגת לתוך פני השטח של סגסוגת טיטניום בטמפרטורה גבוהה, נוצרת שכבת סגסוגת, המשפרת את הקשיות ועמידות הבלאי של פני השטח.