Različiti načini postizanja korozije otpornosti legura titana
Uz kontinuirani napredak znanosti i tehnologije, legure od titana, kao važan inženjerski materijal, široko su se koristili u zrakoplovnim, morskim inženjerstvu, medicinskim i drugim poljima. Međutim, korozijska otpornost legura titana izravno je povezana s njihovim radničkim životom i sigurnošću. Stoga, kako osigurati korozijsku otpornost legura titana postala je važna istraživačka tema. Urednici Haiboweiera unijet će različite načine za postizanje korozijske otpornosti legura titana, uključujući prirodno stvaranje filma površinskog oksida, tehnologiju oksidacije mikro-ark, modifikaciju površine i tretman za brtvljenje, legiranje, primjenu super-hidrofobnog filma i sveobuhvatne strategije zaštite.
Prirodno stvaranje filma površinskog oksida
Legure od titana mogu prirodno formirati gusti titanijski dioksid (TiO₂) oksidni film u zraku. Ovaj oksidni film je vrlo tanak (obično samo nekoliko nanometara debljine), ali vrlo gust i može učinkovito blokirati kontakt između vanjskih korozivnih tvari i titanijskog matriksa. Osim toga, ovaj oksidni film također ima sposobnost samo-ponovnog pomicanja. Čak i ako je djelomično oštećen, može se brzo oblikovati reakcijom oksidacije, nastavljajući tako igrati zaštitnu ulogu. Ova sposobnost samo-ponovnog popravljanja omogućava legure titana da održavaju dobru otpornost na koroziju tijekom dugoročne upotrebe.
Tehnologija oksidacije mikro-luka
Mikro-arc oksidacija (MAO) je metoda za stvaranje kontroliranog gusto oksidnog keramičkog filma na površini legure titana. Ova tehnologija stvara ispuštanje iskre na površini legure od titana kroz elektrokemijske principe, formirajući mikro-arc oksidacijske mrlje, a zatim stvarajući gusti oksidni keramički sloj. Ovaj keramički sloj ne samo da ima snažnu vezu s supstratom, već ima i izvrsnu otpornost na koroziju i otpornost na habanje. Na primjer, keramički film izgrađen na površini legure TC4 titana od strane tehnologije oksidacije mikro-luka uglavnom se sastoji od anataze i rutil tio₂, koji mogu učinkovito blokirati upad vode i korozivnih iona i značajno poboljšati rezistenciju na koroziju legure titana.
Površina za modifikaciju i brtvljenje
Kako bi dodatno poboljšali korozijsku otpornost na oksidacijski film mikro-Arc, istraživači često koriste metode brtvljenja ili ih kombiniraju s drugim tehnologijama površinskog liječenja. Tretman za brtvljenje može zapečatiti mikropore u oksidacijskom filmu za mikro-Arc i smanjiti kontakt između korozivnog medija i supstrata. Na primjer, premazivanje površine legure od titana nakon oksidacije mikro-ark s materijalima niske površinske energije (poput oktadeciltrimetoksisilana, OTMS) za modifikaciju može konstruirati superhidrofobični film, koji značajno smanjuje adheziju i prodiranje korozivnih medija na površini. Pored toga, kombiniranjem mikro-ark oksidacije s hidrotermalnim rastom, hidrotalcitni film se uzgaja in situ na površini legure magnezija nakon oksidacije mikro-ark, koja također može zatvoriti mikropore i poboljšati otpornost na koroziju.
Legiranje
Otpornost na koroziju legura titana može se značajno poboljšati dodavanjem određenih legirajućih elemenata. Na primjer, dodavanje količine traga Tantalum (TA) elemenata može značajno poboljšati korozijsku otpornost legure TA23 titana, povećati potencijal samokorrozije i smanjiti gustoću struje samokorrozije. Pored toga, dodavanje neutralnih elemenata poput cirkonija (ZR) također može poboljšati korozijsku otpornost na legure titana, jer ti elementi mogu inhibirati daljnji rast korozijskih rupa formirajući deblji pasivizacijski film. Tehnologija mikrojališta također može regulirati ponašanje promjene faze, veličinu zrna i granične karakteristike zrna legura titana, optimizirajući organizacijsku strukturu materijala u mikrosjelu i poboljšati njezine sveobuhvatne performanse.
Primjena superhidrofobičnog filma
Izrada superhidrofobičnog filma na površini legure titana učinkovita je strategija otpornosti na koroziju. Superhidrofobični film ima izuzetno nisku površinsku energiju, što može značajno smanjiti kontakt između korozivnih medija topivih u vodi i supstrata, smanjujući na taj način koroziju. Na primjer, superhidrofobični film izgrađen na površini legure titana mikro-lukom oksidacijom u kombinaciji s samo-sastavljanjem niskih površinskih energetskih tvari može značajno poboljšati njegovu otpornost na koroziju u korozivnoj CL⁻ otopini. Ovaj superhidrofobni film ne samo da ima dobru otpornost na koroziju, već ima i dobre mehaničke stabilnosti i svojstva samočišćenja.
Sveobuhvatna strategija zaštite
Rezistencija korozije legure od titana može se dodatno poboljšati kombiniranjem više tehnologija površinskog liječenja. Na primjer, kompozitni premaz pripremljen na površini legure titana kombiniranjem mikro-arc oksidacije s tehnologijom laserske prerade ima izvrsnu otpornost na koroziju i otpornost na habanje. Osim toga, različite tehnologije površinskog obrade poput sol-gel tehnologije i tehnologije elektrokemijskog taloženja mogu se kombinirati kako bi se stvorio sustav zaštite na više razina za poboljšanje otpornosti na koroziju legure titana.
Otpornost na koroziju legure od titana značajno je poboljšana. Prirodno stvaranje filma površinskog oksida, tehnologije oksidacije mikro-Arc, modifikacije površine i brtvljenja, legiranje, primjena super-hidrofobičnog filma i sveobuhvatne strategije zaštite i drugih sredstava zajedno rade na površini legure titana kako bi formirali sustav zaštite na više razina. Primjena ovih tehnologija učinila je leguru titana koji se široko koristi u zrakoplovnim, morskim inženjeringu, medicinskim i drugim poljima, te je pružila snažno jamstvo za dugoročni stabilni rad.
