Titaansulamite korrosioonikindluse saavutamiseks
Teaduse ja tehnoloogia pideva edenemisega on titaansulamid olulise insenerimaterjaliga laialdaselt kasutatud lennunduse, meretehnika, meditsiini- ja muu valdkonnas. Titaansulamite korrosioonikindlus on aga otseselt seotud nende kasutuse ja turvalisusega. Seetõttu on titaansulamite korrosioonikindluse tagamine muutunud oluliseks uurimisteemaks. Haiboweieri toimetajad tutvustavad titaansulamite korrosioonikindluse saavutamiseks mitmesuguseid viise, sealhulgas pinnaoksiidi kile loomulik moodustumine, mikro-aRC oksüdatsioonitehnoloogia, pinna modifitseerimine ja tihendamise töötlemine, legeerimine, ülikerge-hüdrofoobse kile rakendamine ja põhjalik kaitsestrateegia.
Pinnaoksiidi kile loomulik moodustumine
Titaansulamid võivad õhus looduslikult moodustada tiheda titaandioksiidi (tio₂) oksiidi kile. See oksiidkile on väga õhuke (tavaliselt ainult mõned nanomeetrid), kuid väga tihe ning suudab tõhusalt blokeerida kontakti väliste söövitavate ainete ja titaani maatriksi vahel. Lisaks on sellel oksiidkilel võime ka iseenesest ümber kujundada. Isegi kui see on osaliselt kahjustatud, saab seda kiiresti oksüdatsioonireaktsiooni kaudu uuesti moodustada, jätkates sellega kaitsvat rolli. See isepaistev võime võimaldab titaanisulamitel säilitada pikaajalise kasutamise ajal head korrosioonikindlust.
Mikro-arc oksüdatsioonitehnoloogia
Mikro-Arc oksüdatsioon (MAO) on meetod kontrollitava tiheda oksiidi keraamilise kile genereerimiseks titaansulami pinnale. See tehnoloogia tekitab titaansulami pinnale sädeme tühjenemise elektrokeemiliste põhimõtete kaudu, moodustades mikro-kurgi oksüdatsioonipunktid ja tekitades seejärel tiheda oksiidi keraamilise kihi. Sellel keraamilisel kihil pole mitte ainult substraadiga tugev side, vaid sellel on ka suurepärane korrosioonikindlus ja kulumiskindlus. Näiteks koosneb TC4 titaansulami pinnale mikro-arc oksüdatsioonitehnoloogia abil konstrueeritud keraamiline kile peamiselt anataasist ja rutiil-tio₂-st, mis suudab tõhusalt blokeerida vee ja söövitavate ioonide sissetungi ning parandada oluliselt titaansulami korrosioonikindlust.
Pinna muutmine ja tihendusravi
Mikro-ARC oksüdatsioonikile korrosioonikindluse veelgi parandamiseks kasutavad teadlased sageli tihendusmeetodeid või ühendavad neid teiste pinnatöötlustehnoloogiatega. Tihendusravi võib mikropooride tihendada mikro-kurgi oksüdatsioonikihis ja vähendada söövitava söötme ja substraadi vahelist kontakti. Näiteks titaansulami pinna katmine pärast mikro-kurgi oksüdatsiooni madala pinna energiamaterjalidega (näiteks oktadetsüültimetoksüsilaani, OTMS) modifitseerimiseks võib konstrueerida superhüdrofoobse kile, mis vähendab märkimisväärselt söövitava söötme haardumist ja tungimist pinnal. Lisaks, ühendades mikro-kurgi oksüdatsiooni koos hüdrotermilise kasvuga, kasvatatakse hüdrotalsiidi kile magneesiumsulami pinnal pärast mikro-kurgi oksüdatsiooni in situ, mis võib ka mikropoore sulgeda ja parandada korrosiooniresistentsust.
Legeerimine
Titaansulamite korrosioonikindlust saab märkimisväärselt parandada, lisades konkreetseid legeerivaid elemente. Näiteks võib tantaal (TA) elementide jäljekogus lisada TA23 titaansulami korrosioonikindlust märkimisväärselt, suurendada enese korrosioonipotentsiaali ja vähendada enesekordamise voolutihedust. Lisaks võib selliste neutraalsete elementide nagu tsirkoonium (ZR) lisamine parandada ka titaansulamite korrosioonikindlust, kuna need elemendid võivad pärssida korrosiooniaukude edasist kasvu, moodustades paksema passiivse kile. Mikroralloying Technology võib reguleerida ka titaansulamite faasimuutuste käitumist, terade suurust ja terade piiride omadusi, optimeerides seeläbi materjali organisatsioonilist struktuuri mikroskaalal ja parandades selle põhjalikku jõudlust.
Superhüdrofoobse filmi rakendamine
Superhüdrofoobse kile konstrueerimine titaansulami pinnale on tõhus korrosioonikindluse strateegia. Superhüdrofoobsel kilel on äärmiselt madal pinnaenergia, mis võib märkimisväärselt vähendada vees lahustuva söövitava söövitava keskkonna ja substraadi vahelist kontakti, vähendades sellega korrosiooni. Näiteks võib titaansulami pinnale mikro-kurgi oksüdatsiooni abil konstrueeritud superhüdrofoobne kile koos madala pinna energiaga ainete ise kokkupanekuga märkimisväärselt parandada selle korrosioonikindlust söövitava CL⁻ lahuse korral. Sellel superhüdrofoobsel kilel pole mitte ainult hea korrosioonikindlus, vaid sellel on ka hea mehaaniline stabiilsus ja isepuhastuvad omadused.
Põhjalik kaitsestrateegia
Titaansulami korrosioonikindlust saab veelgi parandada, ühendades mitu pinna töötlemistehnoloogiat. Näiteks titaansulami pinnal valmistatud komposiitkattel on mikro-kurgi oksüdatsiooni ühendamisel lasertöötlemise tehnoloogiaga suurepärane korrosioonikindlus ja kulumiskindlus. Lisaks saab ühendada mitmesuguseid pinnatöötluse tehnoloogiaid, näiteks soolgeeli tehnoloogia ja elektrokeemilise sadestumistehnoloogia, moodustades mitmetasandilise kaitsesüsteemi, et parandada titaansulami korrosioonikindlust.
Titaanisulami korrosioonikindlust on märkimisväärselt paranenud. Pinnaoksiidi kile loomulik moodustumine, mikro-kurgi oksüdatsioonitehnoloogia, pinna modifitseerimine ja tihendusravi, legeerimine, superhüdrofoobse kile ja põhjaliku kaitsestrateegia ja muude vahendite kasutamine titaansulami pinnal, et moodustada mitmetasandiline kaitsesüsteem. Nende tehnoloogiate rakendamine on muutnud titaanisulamist laialdaselt kosmose-, meretehnika, meditsiini- ja muudes valdkondades ning on andnud selle pikaajalise stabiilse toimimise jaoks tugeva garantii.
