チタン合金は、その優れた比強度、耐食性、良好な高温性能および生体適合性により、航空宇宙、軍事産業、民間産業およびその他の分野で広く使用されています。しかし、チタン合金は表面硬度が比較的低く、耐摩耗性が不十分であるため、特定の環境での使用が制限されます。これらの特性を改善するために、研究者はチタン合金の表面特性を向上させるさまざまな表面処理技術を開発しました。
1. 表面酸化処理
チタン合金表面の潤滑性を高め、絞り加工時の密着性を軽減するために酸化皮膜を形成しました。
2. コーティング処理
- グラファイトエマルジョンコーティング
熱間絞りの前にグラファイトエマルジョンを塗布すると、潤滑が得られるだけでなく、ブランクの表面が酸化から保護されます。グラファイトエマルジョンの要件には、グラファイト含有量 20%-25%、粒径 1-3um、ブランク表面への均一な付着が含まれます。
- 塩石灰コーティング
12% Na2SO4、12% CaO、0.3% Na3PO4、0.2% NaCl およびマージンの水などの塩石灰潤滑層の特定の配合。固体粉末潤滑剤として、75% の石鹸粉末と 25% の硫黄粉末を使用しました。
- フツリン酸塩処理
金属素材の表面を物理的方法により洗浄した後、コーティング液を浸漬することにより表面に改質皮膜を形成し、固体潤滑剤を塗布することにより、低摩擦係数と高い耐摩耗性の潤滑効果が得られます。
3. 金属膜のメッキ
銅、クロム、ニッケル、錫などの金属膜をチタン合金の表面にメッキすることで、絞り加工時の金属との直接接触を減らし、密着性を低下させます。
4. ホウ素化処理
KFB4、BaCl2、NH4NO3を含む混合溶液にチタン合金線を入れ、沸騰するまで加熱し、浸漬し、取り出して洗浄し、乾燥させて、線の表面にホウフッ酸の層を形成します。コールドピア内の潤滑剤として、ワイヤーの表面に二硫化アルミニウムの層を塗布することも必要です。
5.化成処理
チタン合金の表面には化成処理により緻密な化成皮膜が形成されます。このフィルムは潤滑剤を吸着する潤滑コーティングとして使用できるため、複数回の伸線加工を行った後でもワイヤの表面は付着やスリップマークがなく滑らかになります。
6. 潤滑剤の選択
工業用粉石鹸、黒鉛エマルジョン、粉石鹸と他の材料の混合物など、コーティングへの浸透性が良く、熱安定性が良い適切な潤滑剤を選択してください。
7. レーザー表面処理
レーザークラッディング、レーザー表面合金化、レーザー表面焼入れなどのレーザー処理技術は、表面層の微細構造を変化させることにより、耐摩耗性、耐食性、硬度を向上させることができます。レーザー処理の利点は、チタン合金マトリックスの特性を変えることなく表面特性を大幅に改善できることです。
8. マイクロアーク酸化
チタン合金表面にセラミックス皮膜をその場成長させる技術で、チタン合金表面に耐食性、耐摩耗性に優れたセラミックス皮膜層を形成することができます。マイクロアーク酸化技術は、持続可能な開発戦略に沿ったグリーン環境保護の特徴を持っています。
9. イオン注入
チタン合金の表面に窒素、酸素、炭素などを注入することにより、表面硬度や耐摩耗性を向上させることができます。イオン注入層の厚さは通常ナノメートルレベルであり、チタン合金の表面特性を大幅に改善できます。
10. 熱拡散法
チタン合金の表面に合金元素を高温で拡散させることにより合金層を形成し、表面の硬度と耐摩耗性を向上させます。
