鈦合金的表面防護處理技術(shù)大致經(jīng)歷了三個階段：以電鍍、熱擴散為代表的傳統(tǒng)表面技術(shù)階段，以等離子體、離子束、電子束的應(yīng)用為標志的現(xiàn)代表面技術(shù)階段和現(xiàn)代表面技術(shù)的綜合應(yīng)用和膜層結(jié)構(gòu)設(shè)計階段。多層涂層是提高鈦及鈦合金表面性能的有效途徑之一，這種方法可以改善韌性、提高耐腐蝕性、提高抗開裂性和細化晶粒等。具體做法是在鈦合金的表面處理中在鈦金屬表面先預鍍上一層韌性較好的TiN作為間隔層，然后將TiC、（Ti，A1）N、Ti（C，N）、TiB和CrN等鍍在TiN層上形成多層結(jié)構(gòu)。由此得到的多層鍍層可以極大地改善鍍層的韌性、耐腐蝕性和耐磨性。多組元涂層、多層涂層以及多組元和多層涂層的結(jié)合正在成為鈦合金表面處理研究的新方向。通過對多組元元素的選擇以及多層涂層的設(shè)計可以得到質(zhì)量高、性能好的復合表面涂層。
鈦標準件防護涂層的要求與一般的防護涂層不同，它不僅需要有良好的耐腐蝕性能，而且應(yīng)具有較低的摩擦系數(shù)和良好的抗咬死性能。另外，涂層應(yīng)厚度適宜且均勻一致，以保證螺栓與螺母或構(gòu)件之間的良好配合。施加防護涂層的標準件的力學性能應(yīng)符合要求，避免產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象。鈦合金標準件的主要防護處理方法及特點見表1 。
鈦合金標準件的腐蝕及其防護技術(shù)表1
| 防護處理 | 優(yōu)勢 | 缺陷 |
| 鍍鎘 | 耐蝕性有一定的提高，可用于海洋大氣環(huán)境，且具有持續(xù)的扭矩應(yīng)力、雙金屬共存性及在標準螺栓公差范圍內(nèi)的鍍層厚度等優(yōu)點 | 易產(chǎn)生環(huán)境污染。鈦合金基體上有一層致密的氧化物薄膜，電鍍不易進行，所以電鍍前必須對鈦合金表面進行預處理 |
| 交流微弧氧化 | 對鈦合金表面微弧氧化膜，獲得的膜硬度高并與金屬基體結(jié)合
良好，改善了鈦合金表面的抗磨損、抗腐蝕、耐熱沖擊及絕緣等性能，在許多領(lǐng)域具有應(yīng)用前景 | 工藝條件有特殊要
求，需施加幾百伏的高壓 |
| 表面合金化 | 加弧輝光離子滲鍍技術(shù)應(yīng)用
到鈦合金上，可以在鈦合金的表面直接形成合金層。鈦合金滲鉭可以提高鈦合金的耐蝕性 | 需要專門的設(shè)備 |
| 新型陶瓷涂層 | 耐高溫、大氣和海洋環(huán)境腐蝕，解決了與鋁的電偶腐蝕問題 | 需要專門的設(shè)備 |
| 有機涂層 | 含氟聚合物涂層緊固件廣泛
應(yīng)用于海洋環(huán)境，耐蝕性優(yōu)良 | 工藝較復雜 |
| 離子鍍鋁 | 鈦合金上離子鍍鋁和鍍鎘層都
可以穩(wěn)定地充當陰極，且鍍鋁層和鎘鍍層與鈦合金偶對的電偶電
流相當，但鍍鋁層較之鎘鍍層更穩(wěn)定，綜合性能優(yōu)于鍍鎘層 | 需要專門的設(shè)備 |
| 陽極化處理 | 鈦合金陽極化可以穩(wěn)定并降
低電偶電流，可較大地提高鈦合金件的耐腐蝕性 | 其與碳鋼的偶合需要一定的條件 |
據(jù)悉，美國已將飛機零件和宇宙飛行器上的鈦合金零件的連接件全部采用離子鍍鋁代替以前所采用的電鍍鎘。與電鍍鎘相比，鍍鋁不但耐蝕性好，且不會引起鈦合金脆化，使用溫度也由原來鍍鎘的230℃提高到500 ℃，同時避免了鎘污染所帶來的危害，利于環(huán)保。這是提高鈦合金標準件綜合性能較為有效的一種防護方法。對于陽極化鋁合金LY12材料，不論是單獨對比試件還是用鈦合金標準件連接的組合試件，電化學腐蝕和鹽霧加速腐蝕試驗均表明，帶包鋁層陽極化LY12的耐蝕性優(yōu)于去包鋁層陽極化試件。
標準件表面防護層的種類很多，且各有優(yōu)缺點和適用范圍，所以標準件防護層的選用要根據(jù)使用部位和功能要求進行合理匹配，才能獲得最佳效果。
根據(jù)不同的應(yīng)用要求選擇不同的方法對鈦及鈦合金進行防護處理是一項重要的研究內(nèi)容。隨著科學技術(shù)的發(fā)展、鈦合金標準件應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴展和使用條件的變化，耐超高溫、超高強度、超塑性、超耐磨性、多功能的鈦合金標準件必將出現(xiàn)。另外，隨著鈦合金表面防護處理技術(shù)的日臻完善，納米技術(shù)、等離子體技術(shù)、高頻電磁技術(shù)、激光技術(shù)等先進技術(shù)的有機結(jié)合，特別是加弧輝光離子滲金屬技術(shù)、雙層輝光離子滲金屬技術(shù)等新技術(shù)研究的進一步深化，一些經(jīng)過表面處理的強耐蝕、強耐磨鈦合金標準件也必將隨著使用條件更加復雜的要求而出現(xiàn)。鈦合金結(jié)構(gòu)件及其所接觸的金屬都不腐蝕的理想結(jié)果，是腐蝕控制研究者努力的方向。
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