Titánlemez felületkezelés: pácolás, elektropolírozás és eloxálás az ASTM B265 szerint

A kereskedelmileg tiszta titánlemez és ötvözetlemez olyan felületet hagy a malomban, amely csak félig kész. A melegen hengerlő vízkő, az oxigénnel dúsított alfa-ház, a szerszámokból felszívott vas és a visszamaradt kenőanyagok a fém tetején helyezkednek el, és mindegyik megváltoztatja a lemez működését. A felületkezelés eltávolítja ezeket a rétegeket, és ahol az alkalmazásnak szüksége van rá, meghatározott vastagságú és színű ellenőrzött oxidot épít vissza. Az itt leírt módszerek az ASTM B265 vagy a megfelelő GB/T 3621 szabvány szerinti 0,5–100 mm vastagságú lemezekre vonatkoznak.

Mit változtat valójában a felületkezelés

Három tulajdonságot alakítottak ki egyszerre: érdesség, felületi kémia és oxidállapot.

Érdesség:a tömítések, a tömítőfelületek és a vákuumfelületek általában Ra 0,4-1,6 mikrométert igényelnek, míg a kopástechnika vagy a nem tükröződő követelmény miatt szórt felületre van szükség.

Kémia:a beágyazott vas, réz és az alacsony olvadáspontú-foltok eltávolítása kiküszöböli a galvanikus helyeket; az alfa tok eltávolítása visszaállítja a hajlékonyságot és a kifáradási szilárdságot.

Oxid:az eloxálás vagy termikus oxidáció a természetes 2-10 nm-es passzív filmet 20-200 nm-es gáttá vastagítja.

A hidrogén a rejtett változó. Minden sav vagy elektrokémiai lépés hidrogént juttathat a rácsba, és az ASTM B265 0,015 tömegszázalékra korlátozza a hidrogént az 1–4. fokozatban. A pácoló fürdőket ezért a savarány, a hőmérséklet és a merítési idő alapján kell szabályozni, nem pedig rögzített órajelre futtatni, és a hidrogént minden hosszú merítés után újra- kell ellenőrizni.

Mechanikai módszerek: csiszolás, szemcseszórás és polírozás

A mechanikai munka a vízkő és a simítólemez eltávolításának első lépése. A cirkónium- vagy alumínium-oxid csiszolóanyaggal végzett szalagcsiszolás, amelyet fokozatosan finomabb szemcsék követnek, a laposságot és az érdesség ellenőrzését biztosítják. Az alumínium-oxiddal vagy gránáttal végzett fúvás egyenletes matt felületet eredményez, és gyakran használják ragasztás előtt, mivel a szögprofil mechanikus kulcsot ad.

Két szabály akadályozza meg a fertőzést. Először is, soha ne fújja a titánt acélszemcsékkel vagy olyan csiszolóanyagokkal, amelyeket korábban szénacélon használtak; a felületre kerülő vasrészecskék korróziós gödröket hoznak létre, és az implantációs és űrkutatási munkák során elutasíthatók. Másodszor, tartsa elkülönítve a titán szerszámokat, keféket és rögzítőelemeket a rozsdamentes és szénacél területektől, és zsírtalanítsa le minden csiszolási lépés előtt, hogy a szemcsék ne préseljenek bele az olajfilmekbe.

A tükörpolírozás több-lépcsős művelet: 320–400 szemcseméretű, majd 600–800 szemcseméretű, majd alumínium-oxid vagy kolloid szilícium-dioxid szuszpenzió puha párnán. Vékony lemezeknél a nyomást és a felületen keletkező hőt korlátozni kell, mert a hideg megmunkálás növeli a szilárdságot és csökkenti a rugalmasságot egy sekély rétegben.

Kémiai módszerek: pácolás, passziválás és elektropolírozás

A pácolás eltávolítja a vízkövet és az alfa tokot. A standard fürdő salétrom- és hidrogén-fluorid keverék, jellemzően 20-45 térfogat% salétromsav és 1-5 térfogat% hidrogén-fluorsav, szobahőmérséklet és körülbelül 60 Celsius-fok között üzemelve. A salétromsav passziválja és elnyomja a hidrogénfelvételt; a hidrogén-fluorsav feloldja az oxidot és az alatta lévő fémet. A nitrogén komponens nélkül a fürdő agresszíven megtámadja a fémet, és a hidrogénfelvétel gyorsan megnő.

A pácolás után a lemezt ionmentesített vízben öblítik, és salétromsav-oldatban passziválják. Ezt a gyakorlatot az ASTM B600 a vízkőmentesítés és a tisztítás, valamint az ASTM F{1}} írja le a sebészeti implantátumok esetében. A világos, egyenletes világosszürke felület a megfelelő pácolást jelzi; a foltos szürke vagy fekete felület vagy kimerült fürdőt vagy nem teljes vízkő eltávolítást jelez, ezért újra kell-kezelni, mint ledarálni.

Az elektropolírozás a fémionokat iononként távolítja el egy savas elektrolitban egyenáram mellett. Kisimítja a mikro-csúcsokat, nem hagy mechanikus hidegmunkát, és olyan felületet hoz létre, amely könnyen eltávolítja a szennyeződéseket, ezért gyakori a gyógyszerészeti, félvezető- és ultra{2}}magas-vákuumkomponenseken. Jól előkészített lemezen Ra 0,2-0,4 mikrométeres felületi minőség érhető el.

Eloxálás és termikus oxidáció

Az eloxálás anódosan növeszti az oxidot. Az interferencia színei a kialakuló feszültségtől függenek: nagyjából 20 V bronzot, 30 V kéket, 60-70 V aranyat és 80 V vagy még lilát ad. A II-es típusú anódos bevonatok dekoratívak és enyhén kopásállóak, míg a nagyobb feszültségen kialakított III-as típusú bevonatok vastagabbak, és kopás- és kopásállóságot biztosítanak; A kezelést az AMS 2488 lefedi. Az eloxált felületek elektromosan nem-vezetnek, ezért maszkolásra van szükség mindenhol, ahol elektromos folytonosságra vagy hegesztésre van szükség.

A termikus oxidációt levegőn vagy ellenőrzött atmoszférában, 400-700 Celsius fokon végezzük. Kemény, tapadó oxidot hoz létre, amely javítja a kopásállóságot, de túlzásba vitte a hajlékonyságot, mivel az oxigén bediffundál a fémbe, és újra-alfa tokot hoz létre. Az időt és a hőmérsékletet a vastagsághoz kell igazítani, és a lemezt általában lassan hűtik, hogy elkerüljék a torzulást.

A megfelelő útvonal kiválasztása

Gyakori hibák és azok észlelése

Túl erős csiszolás vékony lemezen, ami helyileg megnöveli a keménységet és formázás közben repedést okoz.

Pácolósavat hagyva a vakfuratokban és az átlapolt illesztésekben, ahol folyamatosan marat, és végül hidrogénrepedést okoz.

Ugyanazt a szórószekrényt használja az acélhoz és a titánhoz, amely átviszi a vasat, és nedves használat során rozsdásodáshoz hasonló{0}}foltot okoz.

A később hegesztendő felület eloxálása, ami oxigénben-dús szennyeződést juttat a hegesztőmedencébe.

A pácolt felület megítélése kizárólag szín alapján; az érdességet és a hidrogéntartalmat mérni kell, nem feltételezni.

GYIK

K: Eltávolíthatom az őrlési lerakódást a titánlemezről pusztán őrléssel?
A köszörülés eltávolítja a látható vízkövet, de ritkán távolítja el a teljes alfa-betétet, mivel az oxigénnel{0}}dúsított réteg több tíz mikrométerrel a felszín alá nyúlik. Pácolásra vagy őrlés plusz pácolás kombinációra van szükség, ha a rugalmasság és a kifáradási élettartam számít.

K: Milyen savkeveréket használnak a titán pácoláshoz?
Salétrom- és hidrogén-fluorid-fürdő, általában 20-45 térfogatszázalék salétromsav 1-5 térfogatszázalék hidrogén-fluoriddal. A salétromsav korlátozza a hidrogén felvételét, és a fürdőt titrálással és hőmérséklettel szabályozzák, nem pedig rögzített merülési idővel.

K: Az eloxálás megváltoztatja a lemez méreteit?
Csak marginálisan. A II-es típusú bevonat vastagsága néhány tíz nanométertől a mikrométer töredékéig terjed, így a méretváltozás általában jóval a normál megmunkálási tűréshatáron belül van, de a szűk -tűrésű részeken lévő III-as típusú bevonatokkal számolni kell.

K: Miért foltosodik néha a tengervízben a fújt titán felület?
A foltosodás általában azt jelenti, hogy vas- vagy acélszennyeződés került a felületbe. Csak titánhoz fenntartott alumínium-oxid vagy gránát csiszolóanyagot használjon, és a felületet szemcseszórás után passziválja.

K: Probléma a hidrogén a pácolás után?
Az is lehet. Az ASTM B265 maximum 0,015 tömeg% hidrogént tesz lehetővé az 1-től 4-ig terjedő fokozatokban, így a hosszú merítés, a magas hőmérséklet vagy a nem elegendő salétromsav tartalmú fürdő kiszoríthatja a lemezt a specifikációból. Erős pácolás vagy ismételt pácolás után ellenőrizze a hidrogént.

K: Melyik felületkezelés a legjobb a hőcserélő lemezhez?
Általában előnyben részesítik a pácolt és passzivált felületet. Tiszta, egyenletes és beágyazott szennyeződésektől mentes, ami elősegíti a passzív fólia gyors megújulását a tisztítás után, és csökkenti a lerakódás alatti-korrózió kockázatát.