チタン合金は、高比強度、低密度、生体適合性など多くの優れた特性を備えているため、軍需産業、民生用品、航空宇宙産業などで広く使用されていますが、チタン合金は耐摩耗性が低いため、硬度も低いため、他の金属との接触による腐食の危険性が比較的大きく、チタン合金の適用範囲に影響を与えています。 チタン合金の物理的欠陥を改善するために、当社はチタン合金の優れた性能を最大限に引き出し、チタン合金の適用範囲を効果的に拡大するためにチタン合金の表面処理を行いました。 マイクロアーク酸化技術は、摩擦係数を低減し、表面にセラミック膜の層を形成し、接触腐食を防止することにより、チタン合金の耐摩耗性と耐食性を大幅に向上させます。本稿では、マイクロアーク酸化技術について簡単に説明し、マイクロアーク酸化の利点を明らかにし、研究の進捗状況と応用の見通しを分析します。
1 マイクロアーク酸化技術とメリット
マイクロアーク酸化はチタン合金の新技術の応用に属し、ファラデー作用領域の酸化を高圧放電領域に導入し、その結果、合金の表面とA、L Tなどの非鉄金属の表面に酸化をもたらします。 ,i Mg を処理溶液に入れると、スパーク放電、マイクロ アーク放電、コロナおよび電気化学、熱化学、プラズマ化学におけるその他の現象が発生し、材料の表面にその場で成長する酸化セラミック膜の層が形成されます。その結果、材料の表面特性が強化されます。 一般に、MAO プロセスは 4 つの段階に分けることができます。第 1 段階のスパーク段階の前に、電源がオンになり、多数の酸素気泡が析出し、エアシールが形成され、エアシールが完了します。酸素ベースの電流密度では、試料の表面に絶縁不動態膜の層が生成され、電流密度はゼロから急速にピークまで上昇し、その後低下しました。 第 2 段階のスパーク段階では、電圧による不動態皮膜が上昇して破壊され続けると、電流密度の低下が止まり上昇し始め、電極間に強い電界が発生してプラズマが形成され、ガスシールガスが放電します。試験片の表面上を移動する多数の小さな火花は、不動態皮膜を突き破るほど薄い皮膜層の領域に常に存在し、破壊箇所が常に変化するためです。 第 3 段階のマイクロ アーク ステージでは、MAO の継続により、分散したマイクロ アークがサンプルの表面に徐々に現れ、高速で泳ぎ、マイクロ アークの強度が増加し、密度が徐々に減少し、時間の延長とともに、電流密度は安定する傾向にあり、抵抗と膜層の厚さは徐々に増加し、第4段階の局所アーク段階、MAOの後期段階、サンプル表面のアークスポットの数は徐々に減少し、アークスポットは明らかに移動速度を低下させ、電流密度が低くなります。 上記の 4 つの段階を通じて、陽極電気化学反応、プラズマ衝撃、溶融、拡散、焼結相転移、凝固などのプロセスを、基板と強固で比較的厚いセラミック膜層とを組み合わせて形成することができる。 マイクロアーク酸化技術には以下のような利点があります。 ① セラミック膜がその場成長するため、配合率が比較的高い。 ② 電解液の組成とプロセス条件を調整することで、膜層の組成と性能が変化し、膜層の機能設計が効果的に改善されます。 ③ 瞬間的な放電温度は比較的高く、クリスマン氏の計算ではその温度は8000Kに達する可能性があり、ヴァン氏はその温度が2000度を超えると考えており、この領域で酸化物が溶融し、基板温度は300度を超えず、下地が劣化しません。 ④複雑な形状のワークもフィルムの内外面に成形可能。 ⑤操作が簡単でコスト効率が高く、前処理工程が少なく、高温や真空条件も必要ありません。 ⑥ セラミックスと金属の利点を組み合わせ、金属表面の耐食性と耐摩耗性を効果的に向上させます。MAO フィルム層の総合的な機械的および物理化学的特性が優れているため、技術の継続的な改善により、その適用範囲が効果的に向上します。研究を継続的に深化させるだけでなく、MAO 技術は確実により良い経済的利益をもたらしてくれるでしょう。
2 チタン合金MAO耐摩耗・耐食処理
チタン合金 MAO は、電気的パラメータの周波数、電流、電圧、あるいは電解質の温度、濃度、組成など、多くの要因の制御により非常に複雑なプロセスを経ており、そのすべてが製品に一定の影響を及ぼします。チタン合金MAO膜層の特性と組織。 したがって、電解質パラメータと電気的パラメータが適切に選択されれば、チタン合金の表面に良好な耐食性を有する MAO 膜層をその場で成長させることができます。 チタン合金 MAO フィルム層の耐摩耗性に影響を与える多くの要因には、表面の形状特性、フィルム層の組織構造、温度、硬度などが含まれます。一般に、フィルム層の硬度は非常に低いです。 一般に皮膜層の硬度と摩耗率は反比例の関係にあり、摩擦係数が低くなり硬度が高くなるにつれて皮膜層の耐摩耗性も向上する。 したがって、皮膜層の耐摩耗性を向上させるには、摩擦係数を下げ、硬度を高める必要があります。 耐食性とフィルム層の緻密化は密接に関係しています。 通常の状況下では、フィルム層の耐摩耗性は密度の増加とともに増加します。
チタン合金の表層が緻密な構造、適切な厚さ、低摩擦係数、高硬度で調製され、MAO皮膜層の本体としっかりと結合すると、耐食性と耐食性の機能を向上させるのに重要な役割を果たします。チタン合金表面の耐摩耗性、MAO皮膜層の応用の見込みは耐食性と耐摩耗性です。
3 チタン合金MAO膜層研究の進捗状況
1980年代から、ロシアはチタン合金MAO皮膜層の研究を開始し、他国と比べて早くから始めただけでなく、より徹底して詳細な研究を行った。 皮膜層の保護性能、皮膜層の化学組成の分析、電解質配合の最適化が重要な研究内容です。 ロシアの後、チタン合金MAOの研究作業が包括的に行われ始めました。 しかし、チタン合金 MAO の耐食性と耐摩耗性の処理に関する国内外の関連報告はあまりありません。 メタアルミン酸ナトリウム系とケイ酸塩系で作られたMAOの膜層の組織と構造を研究し、弾性摩耗、膜層の硬度、膜層の一般的な分布などのいくつかの機械的特性も分析しました。 バイポーラパルス電源の使用は、チタン合金の MAO プロセスの電気パラメータに影響を与えます。これについては、Wu らによって詳細に研究されています。 チタン合金 MAO 膜層の組成と成長速度など、耐摩耗性に関する処理溶液の電気的パラメータと組成については、Wang et al. 関連する研究も行いました。 いくつかの関連文献は、治療液のリンまたはカルシウム成分でチタン合金MAO膜層を生成し、耐食性、耐摩耗性だけでなく、生体適合性の特性も備えていることを指摘しています。医療用骨移植では、この膜層は非常に有望です。
4 チタン合金MAO膜層の応用展望
その物理的および化学的特性を分析すると、MAO フィルム層の応用の可能性は非常に広く、特に耐食性と耐摩耗性が顕著です。 現代の船体構造の応用分野では、部品のサイズの違い、複雑な形状、硬くて緻密で均一な MAO 膜層の形成、接触する鋼やその他の配管部品、銅合金、合金で TiO2 膜を形成します。層を形成することで、海水腐食性能がさらに向上します。 他の産業分野で使用されているチタン合金上のMAOフィルムは、強い耐食性と遮熱特性を備えており、特に自動車のエンジンカバーなどの一部の主要部品では、その保護がより重要であり、断熱フィルム層が容易である可能性があります。欠点を克服する効果的な方法。 また、優れた耐摩耗性により、繊維産業でも、特にヤーンカップやその他の主要部品に幅広い用途があります。 さらに、高速、高負荷、高圧、高温の厳しい条件下でも、MAOフィルム層は優れた磁気シールド能力、照射能力、高エネルギー線に対する耐性も備えており、電子シールド板に広く使用されています。
5。結論
チタン合金は、高い比強度、低密度、生体適合性など多くの優れた特性を備えているため、軍事、民生用品、航空宇宙産業などで広く使用されていますが、チタン合金は耐摩耗性が低く、硬度が低いため、また、他の金属との接触による腐食の危険性は比較的大きく、チタン合金の適用範囲に影響を与えます。 MAO技術は、経済的で環境に優しく、簡単であると同時に、加工時に身体にダメージを与えないなど多くの利点があります。 現在、チタン合金MAOの研究も徐々に開始され、実施されており、段階的に進歩しています。 国内の研究はまだ初期段階にある。 したがって、応用分野を拡大し、テクノロジーを深く理解し、習得する必要があります。 本稿では、マイクロアーク酸化技術とその利点を簡単に説明し、耐食皮膜層の分析とチタン合金表面のマイクロアーク酸化耐摩耗性現場生成の研究の進歩を分析し、今後の発展に期待します。その応用と開発の方向性の見通し。
