티타늄 합금은 강도가 높고 내식성이 우수하지만 내마모성이 좋지 않다는 점은 엔지니어링 분야에 적용할 때 가장 큰 단점입니다. 현재 산업 분야의 성숙한 표면 처리 기술은 주로 다음과 같은 유형으로, 각각 고유한 장점과 단점이 있습니다.
습식 코팅 방식
코팅은 주로 Cr 및 Ni{0}}P 합금으로 구성됩니다. ~에티타늄 막대와이어 및 와이어는 치밀한 티타늄 표면 패시베이션 필름으로 인해 직접 크롬 도금으로 인해 접착력이 약합니다. 업계에서는 먼저 티타늄 기판에 Ni을 화학적으로 증착하거나 Ni 층을 사전{1}}증착한 다음 크롬을 전기도금하는 것이 일반적입니다. 전해법은 코팅 두께가 수 마이크로미터로 빠르게 필름을 형성하며, 장식 코팅은 약 1μm에 불과해 일반적인 내마모성과 장식 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 이는 현재 가장 비용 효율적인-표면 처리 방법 중 하나입니다. 그러나 여기에는 단점이 있습니다. 코팅은 기계적으로 기판에 접착됩니다. 충격이나 무거운 하중 조건에서 벗겨지기 쉽습니다. 더욱이, 전기도금 공정에는 크롬이 포함된-폐수 처리가 포함되어 상당한 환경적 압박을 초래합니다..
열확산 방식
강철 재료의 성숙한 침탄, 질화 및 붕소화 공정을 바탕으로 격자간 원자는 고온에서 티타늄 매트릭스 내부로 확산되어 경화층을 형성합니다. 이 방법은 경도 구배가 완만하고 모재와의 결합력이 강하여 수십 ~ 수백 마이크로미터 두께의 확산층을 얻을 수 있어 접촉 응력을 받는 용도에 적합합니다. 그러나 가공 온도는 일반적으로 800도 이상이며 티타늄 합금 구조는 조대화되기 쉽습니다. 규제를 위해서는 후속 열처리가 필요하며 공정 창이 좁습니다. 또한 티타늄은 고온에서 산소와 수소를 흡수하므로 이러한 문제를 해결하려면 엄격한 보호 분위기 제어가 필요합니다.
용접방법
경질 합금 또는 금속간 화합물 코팅은 플라즈마 전송 아크(PTA)를 사용하여 티타늄 표면에 용접됩니다. 희석율 조절이 가능하고 접착강도가 높으며 내마모성이 우수합니다. 가장 큰 장점은 모재 전체를 가열하지 않고도 국부적인 처리가 가능하므로 대형 공작물의 기계적 특성 저하를 방지할 수 있다는 것입니다.- 단점은 용접층의 표면이 거칠고 치수 정확도를 얻으려면 2차 가공이 필요하다는 것입니다. 또한 PTA 용접건의 접근성이 제한되어 주로 대형 평판, 샤프트 및 기타 일반 공작물에 사용됩니다. 복잡한-형태의 부품을 다루기가 어렵습니다.
증착법(CVD/PVD/PCVD)
PVD(물리 기상 증착), CVD(화학 기상 증착) 및 PCVD(플라즈마 강화 화학 기상 증착)는 최근 몇 년 동안 빠르게 발전한 기술 그룹입니다. 이 제품은 일반적으로 두께가 2~10μm인 티타늄 표면에 TiN, TiAlN, DLC와 같은 하드 코팅을 준비하는 데 사용할 수 있습니다. 경도는 2000~4000HV에 도달할 수 있으며 마찰 계수는 크게 감소합니다. 그들은 일반적으로 적용됩니다티타늄 타겟 재료. 습식 코팅에 비해 기상 증착 코팅의 접착력은 더 좋고(특히 바이어스 전압의 도움으로) 공정 온도는 점차 감소합니다. - PVD는 400도 이하로 제어할 수 있어 티타늄 합금 기판의 미세 구조에 거의 영향을 주지 않으며 정밀 부품의 최종 가공에 적합합니다.
When comparing the three types of coatings, CVD coatings are dense and have good over-coating performance, but they require high temperatures (>800도) 유해한 부산물을 생성하기 쉽습니다.- PVD 코팅은 응력이 낮고 온도가 적당하지만 오버{2}}코팅 성능이 좋지 않고 복잡한 내부 구멍 표면을 균일하게 덮기가 어렵습니다. PCVD는 플라즈마 활성화와 화학기상증착을 결합한 기술로 500{4}}600도에서 PVD보다 우수한 접착력으로 코팅을 증착할 수 있으며 PVD보다 오버코팅 성능이 우수합니다. 현재 티타늄합금의 표면강화를 선도하는 방향으로 장비투자와 공정관리 난이도도 3가지 중 가장 높다.
기술 선택 제안:
비용 우선순위 및 치수 정확도가 낮은 부품의 경우 습식 크롬 도금 또는 Ni{0}}P 화학 도금이 우선적으로 적용될 수 있습니다.
하중이 크고-접촉 응력이 높은 조건에서는 두꺼운 확산층을 얻기 위해 열확산 방법이나 하드페이싱 방법을 사용하는 것이 좋습니다.
치수 공차가 엄격하고 사용 온도가 낮은 정밀 부품의 경우 PVD/TiN 코팅이 성숙한 솔루션입니다.
접착성, 접착 특성, 미세구조 제어(예: 항공기 엔진 부품)를 고려하는 고급 애플리케이션의 경우 PCVD 기술이 가장 큰 잠재력을 갖고 있습니다.{0}}
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