Hợp kim titan có nhiều đặc tính tuyệt vời, cường độ riêng cao, mật độ thấp, khả năng tương thích sinh học và các đặc tính khác, do đó, nó được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp quân sự, nguồn cung cấp sinh kế của người dân và ngành hàng không vũ trụ, tuy nhiên, do khả năng chống mài mòn kém của hợp kim titan, độ cứng cũng thấp hơn, nguy cơ ăn mòn tiếp xúc với các kim loại khác tương đối lớn, điều này ảnh hưởng đến phạm vi ứng dụng của hợp kim titan. Để cải thiện các khuyết tật vật lý của hợp kim titan, chúng tôi đã xử lý bề mặt hợp kim titan để tối đa hóa hiệu suất tuyệt vời của chúng và mở rộng phạm vi ứng dụng của hợp kim titan một cách hiệu quả. Công nghệ oxy hóa hồ quang vi mô cải thiện đáng kể khả năng chống mài mòn và ăn mòn của hợp kim titan, bằng cách giảm hệ số ma sát, hình thành lớp màng gốm trên bề mặt, ngăn ngừa ăn mòn tiếp xúc, bài báo này mô tả ngắn gọn về công nghệ oxy hóa hồ quang vi mô và những ưu điểm của quá trình oxy hóa hồ quang vi mô và phân tích tiến độ nghiên cứu cũng như triển vọng ứng dụng.
1 Công nghệ oxy hóa hồ quang vi mô và ưu điểm
Quá trình oxy hóa hồ quang vi mô thuộc về ứng dụng công nghệ mới của hợp kim titan, nó đưa quá trình oxy hóa khu vực làm việc Faraday sang khu vực phóng điện áp suất cao, dẫn đến bề mặt hợp kim của nó cũng như các kim loại màu như A, l T ,i Mg được đặt trong dung dịch xử lý, phóng tia lửa điện, phóng điện hồ quang vi mô, vầng quang và các hiện tượng khác trong hóa học điện hóa, nhiệt hóa học, hóa học plasma, một lớp màng gốm bị oxy hóa trên bề mặt vật liệu phát triển tại chỗ, mà lần lượt làm cho tính chất bề mặt vật liệu được tăng cường. Nói chung, quá trình MAO có thể được chia thành bốn giai đoạn, trước giai đoạn tia lửa, giai đoạn đầu tiên, nguồn điện được bật, có một số lượng lớn kết tủa bong bóng oxy, hình thành một con dấu không khí, con dấu không khí để gốc oxy, tạo ra một lớp màng thụ động cách điện trên bề mặt mẫu vật, mật độ dòng điện từ 0 rất nhanh tăng lên đến đỉnh rồi giảm xuống. Giai đoạn tia lửa điện cho giai đoạn thứ hai, khi màng thụ động bởi điện áp tiếp tục tăng và phân hủy, mật độ dòng điện ngừng giảm và bắt đầu tăng lên, điện trường mạnh giữa các điện cực tạo thành plasma và làm cho khí bịt kín phóng điện, a số lượng lớn các tia lửa nhỏ di chuyển trên bề mặt mẫu vật, điều này là do nó luôn nằm trong vùng của lớp màng mỏng để xuyên qua màng thụ động và liên tục thay đổi vị trí đánh thủng. Giai đoạn hồ quang vi mô cho giai đoạn thứ ba, với sự tiếp tục của MAO, hồ quang vi mô phân tán sẽ dần xuất hiện trên bề mặt mẫu và bơi nhanh, cường độ hồ quang vi mô tăng lên, mật độ giảm dần, theo thời gian kéo dài mật độ dòng điện có xu hướng ổn định, điện trở và độ dày của lớp màng tăng dần, giai đoạn hồ quang cục bộ ở giai đoạn thứ 4, giai đoạn sau của MAO, số lượng vết hồ quang trên bề mặt mẫu giảm dần, điểm hồ quang rõ ràng làm chậm tốc độ di động và dòng điện trở nên có mật độ thấp hơn. Thông qua bốn giai đoạn trên, phản ứng điện hóa cực dương, bắn phá plasma, nóng chảy, khuếch tán, chuyển pha thiêu kết, hóa rắn và các quá trình khác có thể được hình thành với chất nền kết hợp với lớp màng gốm chắc chắn và tương đối dày. Công nghệ oxy hóa hồ quang vi mô có những ưu điểm sau: ① Do màng gốm phát triển tại chỗ nên độ kết hợp tương đối cao. ② Điều chỉnh thành phần của chất điện phân và các điều kiện xử lý để thành phần và hiệu suất của lớp màng thay đổi, thiết kế chức năng của lớp màng được cải thiện một cách hiệu quả. ③ Nhiệt độ phóng điện tức thời tương đối cao, nhiệt độ Krys-mann tính toán có thể đạt tới 8000K, Vân tin rằng nhiệt độ vượt quá 2000 độ, oxit sẽ tan chảy ở vùng này, nhiệt độ bề mặt không vượt quá 300 độ, hiệu suất của chất nền sẽ không bị hư hỏng. ④Ngay cả hình dạng phức tạp của phôi cũng có thể được hình thành trên bề mặt bên trong và bên ngoài của màng; ⑤Hoạt động đơn giản, tiết kiệm chi phí, ít quy trình tiền xử lý, không cần điều kiện nhiệt độ cao hoặc chân không. ⑥ Kết hợp các ưu điểm của gốm sứ và kim loại, cải thiện hiệu quả khả năng chống ăn mòn và chống mài mòn của bề mặt kim loại. Lớp màng MAO có tính chất cơ lý và hóa lý toàn diện tốt nên cải thiện hiệu quả phạm vi ứng dụng của nó, với sự cải tiến liên tục của công nghệ Cùng với việc không ngừng nghiên cứu sâu hơn, công nghệ MAO chắc chắn sẽ mang lại cho chúng ta những lợi ích kinh tế tốt hơn.
2 Xử lý chống mài mòn và ăn mòn hợp kim titan MAO
Do bị chi phối bởi nhiều yếu tố, hợp kim titan MAO có một quy trình cực kỳ phức tạp, cho dù đó là tần số, dòng điện và điện áp trong các thông số điện hay nhiệt độ, nồng độ và thành phần trong chất điện phân, tất cả đều sẽ mang lại những ảnh hưởng nhất định đến đặc điểm và tổ chức của lớp màng MAO hợp kim titan. Do đó, nếu các thông số điện phân và thông số điện được lựa chọn phù hợp, nó có thể làm cho bề mặt hợp kim titan phát triển một lớp màng MAO tại chỗ, có khả năng chống ăn mòn tốt. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chống mài mòn của lớp màng MAO hợp kim titan, bao gồm đặc điểm hình dạng của bề mặt, cơ cấu tổ chức của lớp màng, nhiệt độ, độ cứng, v.v. Nhìn chung, độ cứng của lớp màng rất thấp. Nhìn chung, độ cứng và tốc độ mài mòn của lớp màng tỷ lệ nghịch với nhau, khi hệ số ma sát giảm và độ cứng tăng thì khả năng chống mài mòn của lớp màng cũng tăng lên. Vì vậy, chúng ta nên giảm hệ số ma sát và tăng độ cứng để nâng cao khả năng chống mài mòn của lớp màng. Khả năng chống ăn mòn và độ đậm đặc của lớp màng có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Trong trường hợp bình thường, khả năng chống mài mòn của lớp màng tăng lên khi mật độ tăng.
Nếu lớp bề mặt hợp kim titan được chuẩn bị với cấu trúc dày đặc, độ dày phù hợp, hệ số ma sát thấp và độ cứng cao, kết hợp chắc chắn với thân lớp màng MAO sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện chức năng chống ăn mòn và khả năng chống mài mòn của bề mặt hợp kim titan và triển vọng ứng dụng lớp màng MAO là khả năng chống ăn mòn và chống mài mòn.
3 Tiến trình nghiên cứu lớp màng MAO hợp kim titan
Từ những năm 1980, Nga bắt đầu nghiên cứu lớp màng MAO hợp kim titan, so với các nước khác, không chỉ bắt đầu sớm mà còn nghiên cứu kỹ lưỡng và chuyên sâu hơn. Hiệu suất bảo vệ của lớp màng, phân tích thành phần hóa học của lớp màng và tối ưu hóa công thức chất điện phân là những nội dung quan trọng trong nghiên cứu của nó. Sau Nga, công việc nghiên cứu về hợp kim titan MAO bắt đầu được tiến hành toàn diện. Tuy nhiên, không có nhiều báo cáo liên quan về xử lý ăn mòn và chống mài mòn của MAO hợp kim titan trong và ngoài nước.Xue et al. đã nghiên cứu tổ chức và cấu trúc của lớp màng MAO được tạo ra trong hệ natri meta-aluminate và hệ silicat, đồng thời phân tích một số tính chất cơ học bao gồm mài mòn đàn hồi, độ cứng của lớp màng và sự phân bố chung của lớp màng. Việc sử dụng nguồn điện xung lưỡng cực ảnh hưởng đến các thông số điện trong quá trình MAO của hợp kim titan cũng được Wu và cộng sự nghiên cứu chi tiết và chuyên sâu. Đối với các thông số điện và thành phần của dung dịch xử lý đối với khả năng chống mài mòn, như thành phần và tốc độ tăng trưởng của lớp màng MAO hợp kim titan, Wang và cộng sự. cũng đã thực hiện một nghiên cứu có liên quan. Một số tài liệu liên quan chỉ ra rằng trong thành phần phốt pho hoặc canxi của dung dịch xử lý, sẽ tạo ra lớp màng MAO hợp kim titan, không chỉ chống ăn mòn, chống mài mòn mà còn có đặc tính tương thích sinh học, trong ghép xương y tế, ứng dụng lớp màng này rất có triển vọng.
4 Triển vọng ứng dụng của lớp màng MAO hợp kim titan
Phân tích các tính chất vật lý và hóa học của nó, triển vọng ứng dụng của lớp màng MAO rất rộng, đặc biệt là khả năng chống ăn mòn và mài mòn. Trong lĩnh vực ứng dụng kết cấu thân tàu hiện đại, trong sự khác biệt về kích thước, hình dạng phức tạp của các bộ phận, sự hình thành lớp màng MAO cứng, dày đặc, đồng nhất, trong thép và các thành phần đường ống khác có tiếp xúc và hợp kim Cu, hợp kim để tạo thành màng TiO2 lớp, khả năng ăn mòn nước biển hiệu suất được cải thiện hơn nữa. Màng MAO trên hợp kim titan được sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp khác, có đặc tính chống ăn mòn và cản nhiệt mạnh, đặc biệt đối với một số bộ phận quan trọng, chẳng hạn như vỏ động cơ của ô tô, khả năng bảo vệ của nó đáng kể hơn, có thể là lớp màng cách nhiệt của nó dễ dàng Tỏa sáng những khuyết điểm để có cách khắc phục hiệu quả. Ngoài ra do khả năng chống mài mòn tốt nên trong ngành dệt may còn có nhiều ứng dụng, đặc biệt là cốc sợi và các bộ phận quan trọng khác. Ngoài ra, trong các điều kiện khắt khe về tốc độ cao và tải nặng, áp suất cao và nhiệt độ cao, lớp màng MAO còn có khả năng che chắn từ tính tốt, khả năng chiếu xạ và chống lại các tia năng lượng cao, được sử dụng rộng rãi trong tấm chắn điện tử.
5. Kết luận
Hợp kim titan có nhiều đặc tính tuyệt vời, cường độ riêng cao, mật độ thấp, khả năng tương thích sinh học và các đặc tính khác, do đó, nó được sử dụng rộng rãi trong quân đội, vật tư sinh kế của người dân và ngành hàng không vũ trụ, tuy nhiên, do khả năng chống mài mòn kém của hợp kim titan, độ cứng cũng thấp hơn, nguy cơ ăn mòn khi tiếp xúc với các kim loại khác tương đối lớn, ảnh hưởng đến phạm vi ứng dụng của hợp kim titan. Công nghệ MAO có tính kinh tế, thân thiện với môi trường, đơn giản, đồng thời trong quá trình xử lý sẽ không gây hại cho cơ thể và nhiều ưu điểm khác. Hiện nay, công việc nghiên cứu về MAO hợp kim titan cũng đang dần được triển khai và thực hiện và đã có những tiến bộ theo từng giai đoạn. Nghiên cứu trong nước vẫn còn ở giai đoạn sơ khai. Vì vậy chúng ta phải mở rộng lĩnh vực ứng dụng, hiểu biết sâu sắc và làm chủ công nghệ. Bài báo này mô tả tóm tắt về công nghệ và ưu điểm của công nghệ oxy hóa hồ quang vi mô, đồng thời phân tích lớp màng chống ăn mòn cũng như tiến độ nghiên cứu tạo ra tại chỗ chất chống oxy hóa hồ quang vi mô trên bề mặt hợp kim titan và mong muốn được tiếp tục nghiên cứu. triển vọng ứng dụng và hướng phát triển của nó.
