Il existe de nombreuses méthodes de traitement de surface du titane, notamment la nitruration ionique (ou nitruration par plasma), le dépôt en surface de nitrure de titane, l'implantation ionique, l'alliage de surface et la pulvérisation de surface de revêtements céramiques.
1. Technologie de préparation de revêtement à haute température et résistante à l'usure pour les composants en alliage de titane
1) Technologie de préparation de revêtement résistant à l'usure
L'usure est l'une des principales causes de défaillance des pièces mécaniques, représentant environ 60 à 80 % des défaillances des pièces mécaniques, et a un impact important sur la durée de vie et la fiabilité des pièces mécaniques. La résistance à l'usure du titane et des alliages de titane est relativement faible, le coefficient de frottement est élevé et une défaillance par usure est susceptible de se produire. La technologie de préparation de revêtements résistant à l’usure constitue un moyen important pour améliorer la résistance à l’usure du titane et de ses alliages. Actuellement, les méthodes de traitement les plus étudiées comprennent la pulvérisation thermique, la galvanoplastie et le placage chimique, le dépôt en phase vapeur, la technologie d'implantation ionique, la nitruration et la nitruration marine. Ingénierie des matériaux métalliques en titane, carbone, boronisation, oxydation par micro-arc et technologie de traitement de surface composite, etc.
2) Technologie de préparation de revêtement résistant aux hautes températures
Avec l'application d'alliages de titane dans les turbines à gaz des navires, des exigences plus élevées ont été imposées en matière de résistance à l'oxydation à haute température. Lorsque le titane est utilisé comme aube de turbine à gaz, etc., il présente une faible résistance à l'oxydation à haute température et est sujet à la « fragilisation par l'oxygène ». Autrement dit, après une exposition prolongée à l'air à haute température, une couche d'oxyde cassante se formera à la surface du titane, ce qui fragilisera l'alliage de titane et réduira l'allongement. Il peut atteindre jusqu'à 50 %. Cependant, il est difficile d’améliorer simultanément la résistance à l’oxydation des alliages de titane grâce à une conception d’optimisation de la composition de l’alliage ou à des méthodes de contrôle de la microstructure. Les technologies de modification de surface et de revêtement de surface doivent être utilisées pour l’améliorer.
3) Technologie de préparation de revêtement résistant à l'usure à haute température
Les aubes des turbines à gaz des navires sont sujettes à l’usure dans des conditions de température élevée. En raison du double effet de l’usure et de la température élevée, le taux d’endommagement des composants est accéléré. Par conséquent, il est très important d’étudier le mécanisme d’usure à haute température, de concevoir des revêtements résistants à l’usure à haute température et d’améliorer la résistance à l’usure à haute température. signification. Les matériaux céramiques sont principalement associés à des liaisons ioniques et des liaisons covalentes. Ils ont une énergie de liaison chimique élevée et une forte force de liaison inter-atomique, ce qui confère aux matériaux céramiques les avantages d'un point de fusion élevé, d'une dureté élevée, d'une stabilité chimique élevée et d'un faible coefficient de frottement. Grâce à la pulvérisation plasma et au revêtement laser, la technologie peut préparer un revêtement céramique sur la surface de l'alliage de titane pour former un composite d'alliage de titane céramique. Les méthodes de préparation actuelles comprennent le revêtement nano-céramique par pulvérisation plasma, le revêtement nano-TiO2 par pulvérisation à froid, la pulvérisation laser et le revêtement laser.
2. Technologie de préparation pour les revêtements réduisant la friction et résistant à l'usure sur les composants en alliage de titane
1) Technologie de préparation du revêtement antifriction
En réponse aux besoins de réduction de friction des composants tels que les engrenages marins, les pistons, les soupapes et les ressorts en titane, des matériaux autolubrifiants tels que le graphite, le bisulfure de molybdène, le polytétrafluoroéthylène, l'oxyde de plomb et le fluorure sont ajoutés pour former un espace entre les deux. surfaces. Une couche de film lubrifiant solide peut réduire le coefficient de frottement et augmenter la résistance à l'usure du matériau. Les méthodes de préparation du revêtement antifriction comprennent le revêtement MoS z par pulvérisation magnétron, le revêtement PTFE par pulvérisation plasma, la technologie de revêtement composite graphite-Ni-P (Ni-P), etc.
(2) Technologie de préparation du revêtement antifriction et résistant à l'usure
En réponse aux besoins réels de réduction du frottement et de résistance à l'usure des matériaux en titane, grâce à une technologie de traitement de surface appropriée du titane et des alliages de titane, des revêtements antifriction et résistants à l'usure sont préparés sur les surfaces du titane et des alliages de titane pour améliorer le frottement de deux objets. en mouvement relatif, c'est-à-dire la paire de friction. La résistance à l'usure et la réduction des pertes par frottement pendant le mouvement peuvent atteindre l'objectif de réduire le coefficient de frottement, de réduire le frottement et de contrôler l'usure. Les méthodes de préparation des revêtements antifriction et résistants à l'usure comprennent la carbonitruration au plasma, la nitruration du soufre, la nitrocarburation du soufre, la pulvérisation magnétron du revêtement Ti/MoS2, le dépôt physique en phase vapeur du revêtement composite TiAIN/TiN, le dépôt physique en phase vapeur de revêtements composites multicouches TiN/TiCN. , dépôt à la source d'arc cathodique de films de carbone de type diamant, préparation laser excimer à impulsion haute puissance et taux de répétition élevé de films de carbone de type diamant, etc.
3. Technologie de préparation du revêtement isolant pour composants métalliques
Bien que les alliages de titane aient une excellente résistance à la corrosion, lorsque les alliages de titane sont utilisés en contact avec des métaux différents dans l'eau de mer et dans des environnements corrosifs atmosphériques marins, une différence de potentiel est générée en raison du potentiel élevé de l'électrode en film de TiO2 naturellement formée à la surface, et du potentiel est plus bas. La surface de métaux différents sera oxydée, provoquant une défaillance par corrosion du matériau. Par conséquent, afin d'éviter la corrosion dans l'eau de mer des tuyaux, accessoires de tuyauterie et autres pièces de construction navale en cuivre, en alliage de cuivre et en acier qui sont en contact avec l'alliage de titane pendant leur utilisation, des méthodes de traitement de surface appropriées doivent être utilisées pour former un revêtement sur la surface. de l'alliage de titane. Un revêtement isolant anticorrosion pour améliorer la résistance à la corrosion du titane et d’autres matériaux métalliques. Les méthodes de préparation des revêtements isolants et anticorrosion comprennent le revêtement isolant céramique par oxydation par micro-arc, le revêtement nano-céramique par oxydation par micro-arc, le revêtement isolant anodisé, etc.
