Різні способи досягнення корозійної стійкості титанських сплавів
Завдяки безперервному просуванню науки та техніки титанові сплави, як важливий інженерний матеріал, широко застосовуються в аерокосмічній, морській інженерії, медичних та інших галузях. Однак корозійна стійкість титанових сплавів безпосередньо пов'язана з їх службою та безпекою. Тому як забезпечити корозійну стійкість титанових сплавів стало важливою темою дослідження. Редактори Haiboweier введуть різні способи досягнення корозійної стійкості титанових сплавів, включаючи природне утворення плівки оксиду поверхневого оксиду, технологію окислення мікро-дуки, модифікацію поверхні та обробку герметизації, легування, застосування супер-гідрофобної плівки та всебічної стратегії захисту.
Природне утворення поверхневої оксидної плівки
Титанові сплави можуть природно утворювати щільну плівку оксиду титану (Tio₂) у повітрі. Ця оксидна плівка дуже тонка (як правило, лише кілька нанометрів товщиною), але дуже щільна, і може ефективно блокувати контакт між зовнішніми корозійними речовинами та титановою матрицею. Крім того, ця оксидна плівка також має здатність до самостійного відновлення. Навіть якщо він частково пошкоджений, його можна швидко переробити через реакцію окислення, тим самим продовжуючи відігравати захисну роль. Ця здатність самостійного відновлення дозволяє титану сплавів підтримувати хорошу резистентність до корозії під час тривалого використання.
Технологія окислення мікро-дуки
Окислення мікро-дуки (МАО)-це метод генерування керованої щільної оксидної керамічної плівки на поверхні сплаву титану. Ця технологія генерує іскровий розряд на поверхні титанового сплаву за допомогою електрохімічних принципів, утворюючи плями окислення мікро-дуки, а потім генерує щільний оксид-керамічний шар. Цей керамічний шар не тільки має міцну зв’язок із підкладкою, але й має відмінну стійкість до корозії та стійкість до зносу. Наприклад, керамічна плівка, побудована на поверхні сплаву титану TC4 за допомогою технології окислення мікро-дуки TC4, в основному складається з анатази та рутильної Tio₂, яка може ефективно блокувати вторгнення води та корозійних іонів та значно покращити корозійну стійкість сплаву титану.
Модифікація поверхні та очищувальна обробка
Для подальшого поліпшення корозійної стійкості до окислювальної плівки мікро-дуки дослідники часто використовують методи герметизації або поєднують їх з іншими технологіями обробки поверхневої обробки. Лікування герметизації може запечатати мікропори в окислювальній плівці мікро-дуки та зменшити контакт між корозійним середовищем та субстратом. Наприклад, покриття поверхні сплаву титану після окислення мікро-дуки з низькою поверхневою енергетичною матеріалами (такими як октадецилриметоксисилан, OTM) для модифікації може побудувати супергідрофобну плівку, що значно зменшує адгезію та проникнення корозійних середовищ на поверхні. Крім того, поєднуючи окислення мікро-дуки з гідротермальним ростом, гідротальцитна плівка вирощує in situ на поверхні сплаву магнію після окислення мікро-дуки, що також може закрити мікропори та покращити резистентність до корозії.
Сплав
Корозійна стійкість титанових сплавів може бути значно покращена, додаючи конкретні леговані елементи. Наприклад, додавання сліди елементів Tantalum (TA) може значно покращити резистентність до корозії сплаву титану TA23, збільшити потенціал самокорозії та зменшити щільність струму самокорозії. Крім того, додавання нейтральних елементів, таких як цирконій (ZR), також може покращити резистентність до корозії сплавів титану, оскільки ці елементи можуть гальмувати подальше зростання корозійних отворів, утворюючи більш товсту пасивацію пасивації. Технологія мікрокробів також може регулювати поведінку зміни фаз, розмір зерна та граничні характеристики зерна титанових сплавів, тим самим оптимізуючи організаційну структуру матеріалу на мікромасштабі та покращуючи його всебічні показники.
Застосування супергідрофобної плівки
Побудова супергідрофобної плівки на поверхні титанового сплаву є ефективною стратегією резистентності до корозії. Супергідрофобна плівка має надзвичайно низьку поверхневу енергію, яка може значно зменшити контакт між водорозчинними корозійними носіями та субстратом, тим самим зменшуючи корозію. Наприклад, супергідрофобна плівка, побудована на поверхні титанового сплаву за допомогою окислення мікро-дуки в поєднанні з самозбіркою низькочастотних енергетичних речовин, може значно покращити його корозійну стійкість у корозійному розчині CL⁻. Ця супергідрофобна плівка не тільки має хорошу резистентність до корозії, але й має хорошу механічну стабільність та властивості самоочищення.
Комплексна стратегія захисту
Корозійна стійкість титанового сплаву може бути додатково вдосконалена шляхом поєднання декількох технологій обробки поверхні. Наприклад, композитне покриття, підготовлене на поверхні титанового сплаву, поєднуючи окислення мікро-дуки за допомогою технології лазерної обробки, має відмінну резистентність до корозії та стійкість до зносу. Крім того, можуть бути об'єднані різні технології поверхневої обробки, такі як технологія соль-гелю та електрохімічна технологія осадження для формування багаторівневої системи захисту для поліпшення корозійної стійкості титану.
Корозійна стійкість сплаву титану значно покращилася. Природне утворення плівки оксиду поверхні, технологію окислення мікро-дуки, модифікація поверхні та обробку герметизації, лежать, застосування супер-гідрофобної плівки та всебічної стратегії захисту та інші засоби спільно працюють на поверхні титанового сплаву для формування багаторівневої системи захисту. Застосування цих технологій зробило титановий сплав широко використовуватися в аерокосмічній, морській інженерії, медичній та інших галузях, і надав сильну гарантію для його довгострокової стабільної роботи.
