روشهای تصفیه سطحی زیادی برای تیتانیوم وجود دارد، از جمله نیترید یونی (یا نیترید کردن پلاسما)، رسوب سطحی نیترید تیتانیوم، کاشت یون، آلیاژسازی سطحی و پاشش سطحی پوششهای سرامیکی.
1. فن آوری آماده سازی پوشش مقاوم در برابر درجه حرارت بالا و مقاوم در برابر سایش برای اجزای آلیاژ تیتانیوم
1) فناوری آماده سازی پوشش مقاوم در برابر سایش
سایش یکی از دلایل اصلی خرابی قطعات مکانیکی است که تقریباً 60 تا 80 درصد خرابی قطعات مکانیکی را تشکیل می دهد و تأثیر زیادی بر عمر و قابلیت اطمینان قطعات مکانیکی دارد. مقاومت سایشی تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم نسبتا ضعیف است، ضریب اصطکاک زیاد است و شکست سایش مستعد رخ دادن است. فناوری آماده سازی پوشش مقاوم در برابر سایش وسیله مهمی برای بهبود مقاومت به سایش تیتانیوم و آلیاژهای آن است. در حال حاضر، روشهای فرآیندی که بیشتر مورد تحقیق قرار گرفتهاند شامل پاشش حرارتی، آبکاری الکتریکی و آبکاری شیمیایی، رسوب بخار، فناوری کاشت یون، نیتریدینگ و نیتریدینگ 170 دریایی است. مهندسی کربن مواد فلزی تیتانیوم، بورونیزاسیون، اکسیداسیون ریز قوس و تکنولوژی تصفیه سطح کامپوزیت و غیره.
2) تکنولوژی آماده سازی پوشش مقاوم در برابر درجه حرارت بالا
با استفاده از آلیاژهای تیتانیوم در توربین های گاز کشتی، نیازهای بالاتری برای مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا ایجاد شده است. هنگامی که تیتانیوم به عنوان پره های توربین گاز و غیره استفاده می شود، مقاومت ضعیفی در برابر اکسیداسیون در دمای بالا دارد و مستعد "تردی اکسیژن" است. یعنی پس از قرار گرفتن طولانی مدت در معرض هوای با دمای بالا، یک لایه اکسید شکننده بر روی سطح تیتانیوم تشکیل می شود که باعث ترد شدن آلیاژ تیتانیوم و کاهش ازدیاد طول می شود. می تواند تا 50 درصد برسد. با این حال، بهبود همزمان مقاومت اکسیداسیون آلیاژهای تیتانیوم از طریق طراحی بهینهسازی ترکیب آلیاژ یا روشهای کنترل ریزساختار دشوار است. برای بهبود آن باید از فناوری های اصلاح سطح و پوشش سطح استفاده کرد.
3) فناوری آماده سازی پوشش مقاوم در برابر سایش در دمای بالا
پره های توربین گاز کشتی تحت شرایط دمای بالا در معرض سایش هستند. با توجه به اثرات دوگانه سایش و دمای بالا، میزان آسیب قطعات تسریع می شود. بنابراین، مطالعه مکانیسم سایش در دمای بالا، طراحی پوششهای مقاوم در برابر سایش در دمای بالا و بهبود مقاومت در برابر سایش در دمای بالا بسیار مهم است. معنی مواد سرامیکی بیشتر با پیوندهای یونی و پیوندهای کووالانسی ترکیب می شوند. آنها دارای انرژی پیوند شیمیایی بالا و نیروی پیوند بین اتمی قوی هستند که باعث می شود مواد سرامیکی دارای مزایای نقطه ذوب بالا، سختی بالا، پایداری شیمیایی بالا و ضریب اصطکاک کم باشند. از طریق اسپری پلاسما و روکش لیزری این فناوری می تواند پوشش سرامیکی را روی سطح آلیاژ تیتانیوم برای تشکیل یک کامپوزیت آلیاژ تیتانیوم سرامیکی آماده کند. روشهای فعلی آمادهسازی شامل پوشش نانو سرامیک پاشش پلاسما، پوشش نانو TiO2 پاشش سرد، اسپری لیزری و روکش لیزری است.
2. فناوری آماده سازی برای پوشش های کاهنده اصطکاک و مقاوم در برابر سایش بر روی اجزای آلیاژ تیتانیوم
1) تکنولوژی آماده سازی پوشش ضد اصطکاک
در پاسخ به نیازهای کاهش اصطکاک اجزایی مانند چرخ دنده های دریایی، پیستون ها، شیرها و فنرهای تیتانیوم، مواد خود روان کننده مانند گرافیت، دی سولفید مولیبدن، پلی تترافلوئورواتیلن، اکسید سرب و فلوراید اضافه می شوند تا شکافی بین این دو ایجاد شود. سطوح لایه ای از فیلم روان کننده جامد می تواند ضریب اصطکاک را کاهش دهد و مقاومت در برابر سایش مواد را افزایش دهد. روشهای آمادهسازی پوشش ضد اصطکاک شامل پوشش MoS z با پاشش مگنترون، پوشش PTFE پاشش پلاسما، فناوری پوشش کامپوزیت گرافیت-نیکل (Ni-P) و غیره است.
(2) فناوری تهیه پوشش ضد اصطکاک و مقاوم در برابر سایش
در پاسخ به نیاز واقعی برای کاهش اصطکاک و مقاومت در برابر سایش مواد تیتانیوم، از طریق فناوری تصفیه سطح مناسب تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم، پوششهای ضد اصطکاک و مقاوم در برابر سایش بر روی سطوح تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم برای بهبود اصطکاک دو جسم تهیه میشود. در حرکت نسبی، یعنی جفت اصطکاک. مقاومت در برابر سایش و کاهش اتلاف اصطکاک در حین حرکت می تواند به هدف کاهش ضریب اصطکاک، کاهش اصطکاک و کنترل سایش دست یابد. روشهای آمادهسازی برای پوششهای ضد اصطکاک و مقاوم در برابر سایش عبارتند از: کربونیتراسیون پلاسما، نیتریدینگ گوگرد، نیتروکربورسازی گوگرد، پوشش Ti/MoS2 کندوپاشی مگنترون، پوشش کامپوزیت TiAIN/TiN رسوب بخار فیزیکی، فاز بخار فیزیکی رسوبگذاری ترکیبهای چندلایه TiN/TiCN. ، رسوب منبع قوس کاتدی از فیلم های کربنی مانند الماس، آماده سازی لیزر اکسایمر پالس اکسایمر با سرعت تکرار بالا از فیلم های کربنی الماس مانند و غیره.
3. فن آوری آماده سازی پوشش عایق برای اجزای فلزی
اگرچه آلیاژهای تیتانیوم مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارند، اما زمانی که آلیاژهای تیتانیوم در تماس با فلزات غیر مشابه در آب دریا و محیطهای خورنده جوی دریایی استفاده میشوند، به دلیل پتانسیل بالای الکترود فیلم TiO2 که به طور طبیعی بر روی سطح تشکیل میشود، اختلاف پتانسیل ایجاد میشود. پایین تر است. سطح فلزات غیر مشابه اکسید می شود و باعث شکست خوردگی مواد می شود. بنابراین برای جلوگیری از خوردگی آب دریا لولهها، لوازم جانبی لولهکشی و سایر قطعات کشتیسازی ساختهشده از مس، آلیاژ مس و فولاد که در هنگام استفاده با آلیاژ تیتانیوم در تماس هستند، باید از روشهای تصفیه سطح مناسب برای تشکیل پوشش روی سطح استفاده کرد. از آلیاژ تیتانیوم یک پوشش ضد خوردگی عایق برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی تیتانیوم و سایر مواد فلزی. روش های تهیه پوشش های عایق و ضد خوردگی شامل پوشش عایق سرامیکی اکسیداسیون میکرو قوس، پوشش نانو سرامیک اکسیداسیون میکرو قوس، پوشش عایق آنودایز و ... می باشد.
