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鈦合金如何防電位腐蝕

發布時間:2023-09-07 07:44:35

1. 有關鈦合金的耐腐蝕性問題

請告知鹽酸的濃度和反應溫度,但如果沒有氯酸鈉的情況下,就算是在常溫,鈦在7%以上的鹽酸中腐蝕率都很高,另外,如果你是37%的濃鹽酸,在這種工況下可以參照鈦在王水中的耐腐蝕性:在常溫時腐蝕速率小於0. 025mm/年,在50度以上腐蝕就變的明顯,在沸騰時腐蝕速率高達1.1mm/年

2. 鈦合金的耐腐蝕性如何

鈦是具有強烈鈍化傾向的金屬,在空氣中和氧化性或中性水溶液中能迅速生成一層穩定的氧化性保護膜,即使因為某些原因膜遭破壞,也能迅速自動恢復。因此鈦在氧化性、中性介質中具有優異的耐腐蝕性。

由於鈦的巨大鈍化性能,在許多情況下與異種金屬接觸時,並不加快腐蝕,而可能加快異種金屬的腐蝕。如在低濃度非氧化性的酸中,若將Pb、Sn、Cu或蒙乃爾合金與鈦接觸形成電偶時,這些材料腐蝕加快,而鈦不受影響。

而在鹽酸中,鈦與低碳鋼接觸時,由於鈦表面產生新生氫,破壞了鈦的氧化膜,不僅引起鈦的氫脆,而且加快鈦的腐蝕,這可能是由於鈦對氫有高度的活性所致。

3. 請問鈦合金常見的腐蝕形式

1、縫隙腐蝕
在金屬構件縫隙或者缺陷處,由於電解質的滯流構成電化學電池而引起局部腐蝕現象,在中性和酸性溶液中,鈦合金縫隙處發生接觸腐蝕概率遠大於鹼性溶液,接觸腐蝕並不發生在整個縫隙面,而是最終導致局部穿孔破壞。
2、點蝕現象
鈦在多數鹽溶液中無點蝕現象,其多發生在非水溶液以及沸騰的高濃氯化物溶液中,溶液中鹵素離子對鈦表面的鈍化膜進行腐蝕,並向鈦內部擴散而發生點蝕,點蝕孔徑小於其深度。某些有機介質也會和鈦合金在鹵素溶液中發生點蝕現象,鈦合金在鹵素溶液中的點蝕一般發生在高濃度高溫環境下,此外,在硫化物和氯化物中的點蝕需要特定的條件且有限。
3、 氫脆
氫脆(HE)又稱氫致開裂或氫損傷,是鈦合金早期損傷失效原因之一,鈦及其鈦合金錶面的鈍化膜有很高的強度,氫脆的敏感隨強度的升高而增加,所以鈍化膜氫脆很敏感。
4、接觸腐蝕
鈦表面的鈍化氧化膜促進鈦電位移向正電位,提高了鈦材耐酸性和水介質的腐蝕。由於鈦合金錶面較高的電位,勢必造成與其接觸的其他金屬形成電化學迴路而造成接觸腐蝕。鈦合金易在下面兩類介質中發生接觸腐蝕:第一類是自來水、鹽溶液、海水、大氣、HNO3、醋酸等,該溶液Cd、Zn、Al 的穩定電極電位比Ti 更負,陽極腐蝕的速率激增6~60倍曰第二類是H2SO4、HCl 等,Ti 在這些溶液中,可能處於鈍化態,也可能處於活化態,實際接觸腐蝕過程中常見的為第一類溶液腐蝕。通常採用陽極化處理在基體表面形成改性層,阻礙接觸腐蝕。

4. 鈦合金耐磨損件主要應用於什麼地方

很多啦,典型如航空,人體器官再植等。

鈦合金廣泛應用於航空航天、化工及生物醫療領域,但是其硬度較低,抗磨減摩性能差,限制了其應用,因此,利用表面改性技術改善鈦合金的表面性能備受關注。通常最常用的方法是進行化學處理或化學氧化,來提高和改善基體與塗覆層的結合力以及表面的耐蝕性能。但是,化學氧化所得到的氧化膜層較薄,耐蝕性和耐久性較差。鈦合金錶面的氧化膜使得在鈦上進行化學鍍、電鍍難以實現。相比之下,微弧氧化處理目前普遍被認為是最有前途的鈦合金錶面處理方法。

鈦合金用於飛機

一般鈦和鈦合金比常用的生物體用合金CoCr合金和316L不銹鋼的耐磨性都較差,而且所產生的磨損粉在生物體內都有可能產生不良影響。因此,新開發的一些生物體用鈦合金在生物體內使用之前往往都要採取適當的表面處理,以提高其抗磨性。為了進一步達到提高鈦合金耐蝕性、耐磨性、抗微動磨損性、高溫抗氧化性等目的,對鈦合金進行表面處理是進一步擴大鈦合金使用范圍的有效途徑,可以這么說目前對金屬的表面處理方法幾乎全部應用到了鈦合金的表面處理上,包括金屬電鍍、化學鍍、熱擴散、陽極氧化、熱噴塗、低壓離子工藝、電子和激光的表面合金化、非平衡磁控濺射鍍膜、離子氮化、PVD法制膜、離子鍍膜、納米技術等等。來看在鈦合金錶面形成TiO、TiN、TiC滲鍍層及TiAlN多層納米膜表面氧化處理提高其表面耐磨性仍是研究重點。

液相沉積:TC4表面液相沉積生物陶瓷塗層。近年來,通過化學處理,在鈦合金基體植入件表面製取生物陶瓷塗層的探索性研究已有公開的報道。如用高濃度的NaOH或H2O2處理工藝提出的兩步鹼處理工藝,還有人引入了乙烯基三乙氧基硅烷和聚丙烯酸鈉等調制劑來獲得生物陶瓷塗層。對TC4鈦合金進行簡單的酸鹼預處理後,再在一種仿體液的快速鈣化溶液(FCS)中浸泡沉積,以期獲得梯度結合的生物活性好的鈦基HA生物陶瓷塗層復合材料。該方法的研究對鈦合金直接作為硬組織植入材料應用有著十分重要的理論意義和潛在的經濟價值。

表面氧化處理:離子注入與其它表面處理技術相比顯示了諸多優點,與物理或化學氣相沉積相比,主要優點在:①膜與基體結合好,抗機械、化學作用不剝落能力強;②注入過程不要求升高基體溫度,從而可保持工件幾何精度;③工藝重復性好等。許多研究者報道了氮離子注入對Ti6Al4V鈦合金錶面成分、組織結構、硬度及摩擦學性能有良好改善效果。TiC也是超硬相,故鈦合金經離子注入碳也同樣可以強化鈦合金錶面。但是由於等離子體基離子注入並非連續過程,施加每一負脈沖電位時,隨著脈沖電位由零下降至谷值,再回升至零,發生著濺射和注入兩個過程。如果等離子體中含有金屬或碳離子時,在脈沖電位為零時,在一定條件下還會在表面形成單一碳沉積層,在一定脈沖電壓(10~30kV)作用下,該單一碳層的結構為類金剛石碳(DLC)。從而可以獲得比注氮層摩擦系數更低,耐磨性更好的表面改性層。表面單一碳層經實驗確定其為DLC膜。經這樣處理的鈦合金,表面硬度提高4倍,在同種材料構成摩擦副,干摩擦條件下,摩擦系數由0·4下降至0·1,耐磨性較未離子注入的提高30倍以上。

離子束增強沉積(IBED):利用離子束增強沉積(IBED)方法制備了CrC硬質膜,可用於鈦合金的微動磨損防護。研究表明,CrC顯示出最好的微動疲勞特性;而噴丸後塗覆的CrC膜則顯示出了最高的微動磨損抗力。離子轟擊:TC11鈦合金經氮離子轟擊表面處理後,表面可獲得由TiN和Ti2N組成的改性層,硬度為600~800HV;表面硬度的提高,有利於改善TC11鈦合金的耐磨性。等離子滲氮與噴丸處理:利用直流脈沖等離子電源裝置對Ti6Al4V鈦合金錶面滲氮處理,採用噴丸形變強化(SP)對滲氮層進行後處理,在鈦合金錶面獲得由TiN、Ti2N、Ti2A1N等相組成的滲氮層,該改性層能夠顯著地提高鈦合金常規磨損和微動磨損(FW)抗力,但降低了基材的FF抗力。滲氮層的減摩和抗磨性能與SP引入的表面殘余壓應力協同作用,使鈦合金FF抗力超過了SP單獨作用。提高滲氮層韌度對改善鈦合金FF和FW性能均十分重要。DLC膜:復合碳膜具有獨特的物理、力學和化學性能,它已被作為眾多的研究對象。利用射頻等離子體增強化學氣相沉積法制備類金剛石薄膜,其主要目的也是為提高鈦合金的表面硬度和耐摩擦性。試驗結果表明膜中鈦含量超過9%,膜的硬度將會下降,且膜基結合力強度也是有限的。

塗層技術:塗層技術是改善鈦合金抗氧化性的有效方法。美國一家公司研究出一種改善鈦合金抗氧化性能的新方法,在鈦合金基體上加一種均勻的銅合金塗層。塗層所用的銅合金可從以下三種組成中選取一種:1·銅+7%鋁;2·銅+4·5%鋁;3·銅+5·5%鋁+3%硅。塗層是在基體溫度低於619℃的條件下進行塗覆的。電鍍:在鈦合金錶面鍍鎳、鍍硬鉻、鍍銀等。鍍銀目的是提高鈦合金的導電性和釺焊性。鈦合金基體上有一層緻密的氧化物薄膜,電鍍不易進行,所以電鍍前必須對鈦合金錶面進行預處理。

激光淬火:據報道鈦合金TC11微動磨損量隨法向載荷和微動幅度的增大而增加。激光淬火後鈦合金TC11抗微動磨損能力有所提高,其提高幅度與微動幅度大小,抗微動磨損能力的改善是激光淬火使組織細化、硬度提高的結果。激光熔覆:航空發動機鈦合金鎳基合金摩擦副的接觸磨損是航空發動機使用中的一大難題,利用激光熔覆技術可獲得優良的塗層,為燃氣渦輪發動機零件的修復開創了一條新途徑,熔覆合金粉末是CoCrW和WC的機械混合物,提高了高溫耐磨和抗腐蝕性能,技術特點是制備時間短,質量穩定,並消除了由於熱影響可能產生的裂紋問題。

交流微弧氧化:微弧氧化(MAO)是一項在金屬表面生長氧化物陶瓷膜的新技術。它從陽極氧化發展而來,但它施加了幾百伏的高壓,突破了陽極氧化對電壓的限制。該技術通過微弧放電區瞬間高溫高壓燒結直接把基體金屬變成氧化物陶瓷,並獲得較厚的氧化物膜。對鈦合金錶面微弧氧化膜,獲得膜的硬度高並與金屬基體結合良好。改善了鈦合金錶面的抗磨損、抗腐蝕、耐熱沖擊及絕緣等性能,在許多領域具有應用前景。

5. 簡述航空金屬材料常用的防腐措施

飛機結構中最常見的金屬腐蝕有︰麻點腐蝕(pitting corrosion)、異電位腐蝕(galvanic corrosion)、鱗落腐蝕(exfoliation)、應力腐蝕(stress corrosion),以下分別就其原因、現象、預防或處置方式進行探討。

麻點腐蝕

某些金屬在大氣環境下,表面會形成一薄膜而失去相對的化學活性,而使腐蝕行為變弱,此種現象稱為鈍化(passivity),如︰不銹鋼、鋁、鉛、鈦等合金均具有此特性。麻點腐蝕專發生於具有鈍化膜的金屬表面上,其中以不銹鋼最容易發生。

麻點腐蝕是一種局部的腐蝕現象,金屬表面呈現多處點狀的銹蝕,直徑可由0.002到0.2公分,腐蝕方向為垂直向下侵蝕,發生原因是由於環境或金屬表面的性質不均勻(如︰表面缺陷、成份不均等),導致環境中的氯離子被吸附在金屬表面某些點上,使鈍化膜破壞生成微小的孔洞,孔洞底部因空氣不流通缺氧而形成陽極,孔洞外圍則因氧氣充足形成陰極,在陰陽兩極的電化學反應下,金屬表面就發生麻點腐蝕。

圖1 不銹鋼表面的麻點腐蝕

麻點腐蝕的危險在於其外表特徵微小而難以察覺及預防,以致結構已有嚴重的麻點腐蝕仍不自知,造成結構突然的意外破壞。

金屬表面的小刮痕或刻痕,很容易導致麻點腐蝕的發生,因此要防止此種腐蝕,金屬表面鏡面(mirror polish)處理是個相當有效的方式。

異電位腐蝕

異電位腐蝕的現象可說是電鍍的逆過程,電鍍時兩根金屬棒分別接於直流電源的陽極和陰極,並置於電解液中形成電導通狀態,陽極的金屬棒在電解液中會溶解成金屬正離子和電子,金屬正離子會被陰極金屬棒所吸引,和其電子結合成金屬附著沉積於表面上;電子則在直流電源的驅動下去補充陰極金屬棒所失去的電子。在這個過程中,陽極的金屬棒因持續溶解而逐漸被「腐蝕"。

同樣的道理,當兩種或兩種以上不同的金屬材料搭接成電導通狀態時,因為彼此間的電位(potential)不同,材料間就會有電流通過,加上潮濕的環境有類似電解液的功用,致其中某一材料會產生坑洞狀的腐蝕,並有硫化物、氯化物(chloride)、氧化物的沉積。被腐蝕的材料稱為陽性(anodic)或活性(active)材料,未被腐蝕的材料則稱為陰性(cathodic)或惰性(passive)材料。

圖2 鎂金屬表面與不銹鋼件接觸面產生的電位腐蝕

一般而言,會影響異電位腐蝕速率的因素有:

組成成分:不銹鋼表面的鉻(chromium)若和鐵混合成合金狀態,則此不銹鋼成為活性材料;若成氧化鉻的型態,則成為惰性材料。後者也是不銹鋼和鋁合金搭接時,為防止異電位腐蝕而實施表面鈍化處理(passivating treatment)的原理。

相對面積:異電位腐蝕的速率和惰性/活性材料的面積比成正比,若大面積的活性材料和小面積的惰性材料相搭接,則大面積下電流密度會被稀釋,活性材料可能就不會被腐蝕。反過來說,小面積的活性材料和大面積的惰性材料相搭接,則由於電流密度的增加,活性材料很快就會被腐蝕殆盡。

極性改變:在某些情況下,相搭接的金屬極性會改變,使腐蝕的發生位置和預期相反。例如鐵和鋅搭接時,在含有硝酸鹽(nitrate)或重碳酸鹽(bicarbonate)的溶液中,當溫度超過140℉時,電極性會改變。其原因目前仍不清楚,不過一般相信和腐蝕物的導電度有關。最常見的例子是鋁梯中的鋼制螺栓,雖然鋁合金的電位較高,但實際情況是鋼制螺栓腐蝕很快,而鋁梯則沒有什麼影響。

要防止異電位腐蝕,相互搭接的各結構零組件得挑選電位相近的材料,注意配對的材料是否有異電位腐蝕的顧慮。各種材料彼此間的影響程度是根據相互間的相對電位差而定,差距越大,異電位腐蝕越激烈。

通過對幾種常見金屬的相對活性比較,位置越往上的材料其電位越高,活性也越大,容易被腐蝕;位置越往下的材料其電位越低,惰性也越大,有免於被腐蝕的保護作用。

如果非得使用不同類型的材料,可以用不導電的分隔物把兩材料分開,讓彼此完全絕緣,一般也可以用鉻酸鹽(chromate)或環氧樹脂(epoxyresin)塗裝做阻隔,但前提是這些塗層不會受到機械性的破壞。若實在無法解決,就得先防患未然,將活性零件做得大一些,或是做成容易更換的零件。

在以往飛機工業未使用先進復合材料(Advanced Composite Material)前,所使用的材料主要是鋁和經過鈍化處理的不銹鋼,異電位腐蝕較不常見,但隨著對性能及隱身性的要求,新一代戰機已廣泛採用此種強度高、重量輕、雷達不易探測的新材料。先進復合材料中的石墨(graphite)纖維和鋁的電位差很大,兩者交界面有異電位腐蝕的顧慮,地面維護人員在平日維修時要特別注意。

圖3 常見金屬的相對活性比較

鱗落腐蝕

顧名思義,鱗落腐蝕的外觀會有如魚鱗片般的迭層剝落,這種腐蝕具有明顯的方向性,通常會平行於滾制(rolled)或射出成形(extruded)的面,侵蝕被拉長的材料晶粒,造成表面結構的脫層(delamination)或形成多層面(stratification)。

環境因素是造成鱗落腐蝕的主因,例如環境中有氯化物和溴化物(bromide)離子的存在、高溫、酸性的環境、間歇性的乾和濕……等,後者尤其會產生不可溶解的腐蝕物,加快腐蝕速率。

在材料表面塗裝底漆及化學保護膜可改善鱗落腐蝕抵抗力,不過這只能延緩鱗落腐蝕發生的時間,無法完全防止,且一旦此保護層被腐蝕,則底下的材料將處於無保護狀態,短時間內會被腐蝕而破碎。

鱗落腐蝕的一般處理原則是磨除腐蝕區域,再加以適當的表面防蝕處理。

圖4 T-37教練機角條鱗落腐蝕

應力腐蝕

應力腐蝕是材料在化學侵蝕環境下與機械性拉伸應力同時作用下的結果。一般的腐蝕是以材料被剝蝕的型態出現,而應力腐蝕則以裂紋的型態出現,且表面幾乎沒有任何腐蝕物堆積的現象,因此很容易被忽略,形成潛伏的危險因素。造成應力腐蝕的四個基本條件是:敏感性合金(susceptible alloy)、侵蝕環境、施加或殘余拉伸應力、以及時間。

應力腐蝕廣見於多種材料及環境中,根據統計,應力腐蝕損壞最常出現於低合金鋼(low alloy steel)、鋯(zirconium)、黃銅(brass)、鎂(magnesium)及鋁合金。這些材料應力腐蝕損壞的外表及行為都不相同,不過一般而言都具有一些共同的特性:

1.大部分破斷面在巨觀下是脆性(brittle)帶有少量的韌性撕裂(ctile tearing)現象,有些材料的破壞模式會介於韌性和脆性之間。

圖5 F-5前機身上縱梁應力腐蝕裂紋

2.一定是拉伸應力(tensile stress)和環境同時作用的結果,輪流作用不會產生應力腐蝕,且應力大小沒有絕對的關系。應力大,環境的因素就比較小;應力小,環境的因素就比較大。

3.材料表面的氧化膜受到機械或化學外力的破壞形成小凹窪(pit),應力腐蝕初始裂紋(initial crack)就由小凹窪的根部開始成長,這段期間應力的影響很小,腐蝕是主要的原動力(driving force),裂紋方向和主應力(principal stress)方向一致,與一般疲勞裂紋和主應力方向垂直的情況大不相同。

4.裂紋走向會在沿著晶粒邊界(intergranular)或穿透晶粒(transgranular)中二選一,全看材料、環境、應力大小這三者的組合而定。在不銹鋼材里,裂紋通常會穿透晶粒,且會造成一特別的晶體面(crystallographic),但在某些介質中,特別是腐蝕性溶液或是高氧化物漂白劑中,裂紋會沿著晶粒邊界。在高強度合金鋼中,裂紋會沿著晶粒邊界;鋁合金基本上亦是如此。

5.裂紋成長的過程本身就有自我催化(self-catalyzing)的作用,正在成長中的裂紋尖端局部之成長速率至少為疲勞裂紋的百倍以上,所以一旦發現應力腐蝕裂紋後就得盡快處置。

6.形成裂紋需特定的合金和環境,雖然許多環境都能產生相近的腐蝕生長速率,但不同的合金對應力腐蝕的敏感度差異甚大。

應力腐蝕裂紋必需在腐蝕表面上有拉伸應力,此拉伸應力可以是外加,也可以是殘余應力(resial stress),其中殘余應力更是問題的所在,因為它是隱藏的,在設計時常會被忽略。殘余應力的來源可能來自製造過程,如:冷加工時變形不均勻、熱處理後退火冷卻速率不同;或是來自裝配時的緊配(interference fit),鉚釘、螺栓變形等。

1970年前後進入美國空軍服役的F-5型戰斗機,因前機身上縱梁使用材料為對應力腐蝕甚為敏感的7075-T6鋁合金,致在服役相當時間後發生了應力腐蝕裂紋,美國空軍不得不在1990年代中期進行全機隊結構返廠修改,更換改變熱處理而提升抗腐蝕能力的7075-T73新制上縱梁。
航空史上最著名的應力腐蝕裂紋飛行安全事件,是發生於1988年4月28日的美國阿啰哈(Aloha)航空公司,一架波音737-200機身前段大片上蒙皮於飛行途中脫落,幸賴駕駛員的技術高超而平安落地。飛機失事前,已累積了35,496飛行小時,89,680次起降,是此型飛機全世界起降次數排名第二的飛機,(第一名是阿航的N73712)。

圖6 美國阿羅哈航空公司一架波音737客機前機身蒙皮因應力腐蝕裂紋而飛脫

波音737飛機的經濟服役壽命(economic service life)為20年,51,000飛行小時和75,000次的艙壓周期。根據阿航的飛航記錄,大約每1飛行小時會發生3次的艙壓周期,而波音的經濟壽命預測,是根據每1飛行小時1.5次的艙壓周期,因此阿航的艙壓累積周期數是波音預測的兩倍,而在加艙壓的機身內,艙壓周期是造成疲勞裂紋的最主要因素。失事後的調查結果也發現機身上下蒙皮迭接處多顆鉚釘孔邊,早已各自存在著相當長度的應力腐蝕裂紋,這些裂紋在失事時的艙壓作用下串連成一條長長的裂紋,毫無阻力地繼續向前延伸,引起艙內失控的泄壓,造成蒙皮撕裂而飛脫。

圖7 阿羅哈航空公司失事客機的蒙皮應力腐蝕裂紋型態

由於應力腐蝕必需是應力、敏感性合金、以及特定環境下三者同時作用才會產生,故若要防止應力腐蝕,可從改變這些因素來著手。

降低應力:這有好幾種方法,如:增加材料厚度或降低負載都是可行的方式。如果零件因重量關系無法增厚,可在表面上用珠擊(shot peening)或滾壓(surface rolling)的方式加上壓縮殘余應力(compressive resial stress)。

改變環境:抹去結構表面上沉積的水氣、污物、清潔劑殘痕等,都是很有效的預防措施。

更換材料:這是最方便的作法,若無法改變應力和環境,這也是唯一的對策。一般是改用不同熱處理方式以增強抗腐蝕能力的同型號材料,但若改用其他材料,如︰鋁合金改用鋁鋰(aluminum-lithium)合金,鋼改用鈦合金……等,就得一並考慮更改材料後全機重心改變、震動模態(vibration mode)變更、與鄰近材料的異電位腐蝕……等相關問題。

表面處理:陽極化(anodize)或陰極化(cathodic)表面處理都會在材料表面形成一保護膜,降低外界的腐蝕作用,但此種處理會降低鋁合金的疲勞強度,且陰極化處理也不能用在高強度鋼材,或是對氫脆化(hydrogen embrittlement)敏感的材料,因為表面陰極化會增加氫侵入的速度。若表面有裂紋,局部處理的效果也不好。

6. 鈦陽極化處理工藝和酸洗鈍化

耐磨性表面處理耐磨性是鈦金屬最大缺點,容易產生麻面等缺陷。鈦表面處理方法有鍍Cr、鍍Ni的濕式鍍膜法、濺射法、堆焊法、熱擴散法等,此外較先進的如CVD、PVD、PVCD表面強化法。

1、 濕式鍍膜是一種有效的耐磨表面處理方法,先鍍Ni,再鍍Cr。電解法成膜速度快,厚度幾微米。

2、 濺射法是利用等離子流高速空氣射流,使滴下的熔融金屬噴灑在被處理材料表面,無須真空,效率快。

3、 堆焊法是利用等離子轉移弧對鈦表面進行堆焊硬化從而具有耐磨性。適合處理較大較厚的大型工件,方法簡單,無須在高溫下暴露防止力學性能下降。

4、 熱擴散法主要用於鋼鐵材料的硬化處理如滲碳、氮化、硼化等熱擴散工藝。離子氮化法與氣體氮化不同,離子氮化採用輝光放電等離子體破壞鈦表面氧化膜,效率高。近年來用於鈦,溫度達到850攝氏度,氮化膜厚度從0.7微米增到5.0微米,表面硬度達1200-1600Hv,耐磨性良好。

二、耐蝕性表面處理通常對鈦金屬及鈦合金進行耐蝕性表面處理是為了防止鈦在腐蝕性強的硫酸、鹽酸等非氧化性酸水溶液中被腐蝕。故採用表面處理方法如下:

5、 大氣氧化處理 鈦金屬及合金放置在高溫大氣中,氧化膜會增厚,且隨時間延長及溫度升高而厚度增加,從而放置鈦的全面腐蝕及間隙腐蝕,方法簡單,但耐久性不高。且有大氣氧化處理條件,溫度和時間的保障。

6、 貴金屬塗覆 鈦的氧化膜能保護鈦被腐蝕,氧化膜的生成反應公式為:Ti +2H2O棗→TiO2 +4H+ +4e?/P> 該反應為陽極反應,可通過提高鈦的電位使此反應進行,提高鈦的氧化膜穩定性和耐腐蝕性。面積較大時,施加均一電壓比較困難故而不適用此方法。貴金屬在苛刻環境下也不容易被腐蝕,而且顯高電位。因此在鈦金屬表面塗覆貴金屬,有效提高其腐蝕性。通常使用鈀(Pd)和釕(Ru)及他們的氧化物進行塗覆,耐腐蝕性非常好。

7、 乾式工藝塗覆TiC、TiN膜(CVD、PVD、PCVD) TiC、TiN及TiCN耐腐蝕比Ti更好,方法有氣體法、CVD、PVD、PCVD,須在遠高於鈦相變點溫度下加熱,使其組織、形狀發生變化造成製品不能滿足使用要求,CVD、PVD、PCVD法需要特殊設備,成本高,通常此類方法不用於提高耐腐蝕性,偶爾用於提高耐磨性。

三、匠性表面處理所以進行匠性表面處理,主要是因為鈦金屬廣泛應用於建材、手錶、眼鏡等裝飾品,使用鈦金屬主要是利用其優良的耐蝕性,然飾品需要表面鮮艷、光澤、時髦,故需要進行匠性加工。

1、表面精加工①研磨;②退火加酸洗,表面失去光澤,呈灰色;③真空退火+酸洗,表面呈深灰色;④噴丸(50-500微米玻璃珠),表面呈梨皮狀;⑤密條紋加工,150-240#砂帶研磨,使其具有長且連續的研磨條紋;⑥花紋壓印加工,即凹凸加工,加工表面有凹凸的浮雕圖案;⑦化學刻蝕圖案。

2、鏡面精加工

對於鈦材料來說,鏡面精加工較難。①軟帶拋光,表面有硬化層則效率低;②化學拋光,由溫度、時間、拋光液因素影響;③電解拋光,無水有機電解液對鈦有較好的電拋光作用。

3、著色鈦表面本為銀白色,著色處理通常有大氣氧化法、陽極氧化法、化學處理法。

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