Terima kasih kepada ketumpatannya yang rendah, kekuatan khusus yang tinggi, biokompatibiliti yang sangat baik, dan rintangan cuaca,aloi titaniumtelah menjadi bahan struktur teras dalam bidang seperti aeroangkasa, peralatan ketenteraan, peranti perubatan dan-pembuatan awam mewah. Walau bagaimanapun, aloi titanium mempunyai kelemahan yang wujud, termasuk kekerasan permukaan yang agak rendah, rintangan haus yang tidak mencukupi, dan mudah terdedah kepada kakisan galvanik, yang mengehadkan penggunaannya dengan ketara di bawah beban berat, geseran, kakisan air laut, dan keadaan operasi yang kompleks, dengan itu menyekat penggunaan industri yang meluas.
Untuk menangani kelemahan ini dalam sifat permukaan aloi titanium, industri secara meluas menggunakan proses pengubahsuaian permukaan untuk meningkatkan prestasi perkhidmatan keseluruhannya. Antaranya, mikro-pengoksidaan arka (MAO)-plasma baharu-teknologi rawatan permukaan elektrokimia-boleh in situ menjana filem oksida seramik padat pada permukaan substrat aloi titanium, meningkatkan dengan ketara rintangan haus bahan, rintangan kakisan, penebat haba dan sifat penebat elektrik. Pada masa ini ia merupakan pendekatan teknologi arus perdana untuk-pengukuhan permukaan tinggi aloi titanium. Kertas kerja ini membincangkan secara sistematik prinsip teknologi pengoksidaan arka mikro-, kelebihan prosesnya, mekanisme kawalan prestasi, kemajuan penyelidikan terkini dan prospeknya untuk aplikasi industri.
I. Prinsip dan Kelebihan Utama Teknologi Pengoksidaan Arka-Mikro
Pengoksidaan arka-mikro ialah-teknologi pengubahsuaian permukaan tenaga tinggi yang dibangunkan daripada anodisasi konvensional. Proses ini memanjangkan julat pengoksidaan elektrokimia ke dalam julat-voltan nyahcas tinggi, menyebabkan satu siri perubahan fizikokimia yang kompleks-seperti nyahcas percikan,-pecahan arka mikro dan tindak balas plasma-berlaku dalam bahan kerja logam injap (termasuk titanium, aluminium dan magnesium) dalam elektrolit. Melalui gabungan kesan elektrokimia, termokimia dan kimia plasma, filem oksida seramik -kekerasan tinggi yang padat yang diikat secara metalurgi pada substrat tumbuh secara in situ pada permukaan logam, mencapai pengukuhan menyeluruh sifat permukaan bahan.
(I) Empat-Mekanisme Pembentukan Filem Peringkat Mikro-Pengoksidaan Arka Proses pembentukan filem pengoksidaan arka-mikro untuk aloi titanium boleh dibahagikan kepada empat peringkat berturut-turut, setiap satu dengan ciri tindak balas yang berbeza dan lapisan pembentukan filem yang jelas:
Peringkat 1: Pra-Fasa Percikan. Pada permulaan aplikasi semasa, sejumlah besar oksigen dibebaskan dari permukaan bahan kerja, membentuk lapisan pengedap gas, dan filem pempasifan penebat seragam dengan cepat terbentuk di permukaan. Ketumpatan arus dengan cepat meningkat ke puncak sebelum menurun, meletakkan asas untuk tindak balas pecahan seterusnya.
Peringkat 2: Peringkat Pelepasan Percikan. Apabila voltan terus meningkat, kawasan lemah filem pempasifan permukaan adalah yang pertama dipecahkan oleh voltan tinggi, membentuk saluran nyahcas plasma antara elektrod. Banyak percikan kecil yang berkeliaran muncul pada permukaan bahan kerja. Titik pecahan berubah secara dinamik dan rawak, menghasilkan pertumbuhan filem seragam awal.
Peringkat 3: Peringkat Tindak Balas-Mikro Semasa tindak balas berterusan, percikan api yang bertaburan secara beransur-ansur bergabung menjadi lengkok-mikro yang stabil; keamatan nyahcas meningkat, bilangan arka berkurangan, dan pergerakannya dipercepatkan. Ketebalan filem dan rintangan permukaan terus meningkat, ketumpatan arus secara beransur-ansur stabil, dan struktur utama filem seramik dengan cepat terbentuk. Peringkat 4: Peringkat Arka Setempat. Pada peringkat akhir tindak balas, bilangan bintik arka permukaan berkurangan, pergerakannya menjadi perlahan, tenaga nyahcas menjadi lebih pekat, dan ketumpatan arus semakin berkurangan. Permukaan bahan kerja mengalami proses yang kompleks seperti pengeboman plasma, pencairan dan resapan, pensinteran-suhu tinggi dan peralihan fasa pemejalan, akhirnya membentuk salutan oksida seramik dengan ketebalan yang ketara, ketumpatan tinggi dan lekatan yang sangat kuat.
(II) Kelebihan Cemerlang Teknologi-Pengoksidaan Arka Mikro
1. Lekatan Luar Biasa Kuat: Salutan seramik tumbuh in situ pada substrat, menghapuskan risiko pengelupasan atau penembusan; lekatannya jauh melebihi proses konvensional seperti penyemburan dan penyaduran elektrik.
2. Sifat Salutan Boleh Disesuaikan: Dengan melaraskan formulasi elektrolit, parameter elektrik dan tempoh proses, ketebalan, ketumpatan, kekerasan dan rintangan kakisan salutan boleh dikawal dengan tepat untuk mencapai kefungsian tersuai.
3. Tiada Kerosakan pada Substrat: Suhu serta-merta dalam-zon nyahcas arka mikro boleh mencapai lebih 2,000 darjah . Suhu plasma tempatan yang tinggi menyebabkan fasa seramik tersinter, tetapi suhu keseluruhan bahan kerja kekal di bawah 300 darjah, menghalang pelembutan substrat, ubah bentuk dan kemerosotan prestasi.
4. Keupayaan salutan semua-kawasan yang kukuh: Tidak dihadkan oleh struktur bahan kerja, salutan seragam boleh dicapai pada bahagian kompleks, berbentuk tidak sekata, rongga dalaman dan sudut, tanpa zon mati atau peninggalan salutan.
5. Proses Mudah dan Kos-Berkesan: Tiada-suhu tinggi atau persekitaran vakum diperlukan; langkah prarawatan adalah mudah; aliran proses adalah pendek; penggunaan tenaga boleh dikawal; dan kos-keberkesanan adalah luar biasa.
6. Peningkatan Ketara dalam Prestasi Keseluruhan: Dengan menggabungkan keliatan logam dengan kekerasan tinggi dan rintangan kakisan seramik, proses ini meningkatkan prestasi keseluruhan aloi titanium dengan ketara, termasuk rintangan haus, rintangan kakisan, penebat haba dan penebat elektrik.
Memanfaatkan pelbagai kelebihan prestasinya-termasuk rintangan haus, rintangan kakisan, penebat haba, penebat elektrik dan biokompatibiliti-teknologi pengubahsuaian MAO aloi titanium telah menunjukkan prospek aplikasi yang luas merentas pelbagai bidang dan senario. Dalam sektor kejuruteraan marin, salutan seramik TiO₂ padat boleh menahan kakisan semburan garam air laut dan kakisan galvanik dengan berkesan, menjadikannya sesuai untuk komponen struktur kompleks kapal, kelengkapan paip dan bahagian ketepatan peralatan marin, dengan itu meningkatkan ketahanan peralatan terhadap penuaan dengan ketara dalam persekitaran marin. Dalam sektor peralatan automotif dan perindustrian, salutan MAO menawarkan sifat penghalang haba yang sangat baik, menangani isu pengelupasan dan rintangan pembezaan suhu yang biasa dalam salutan penebat haba tradisional. Ia sesuai untuk komponen enjin-suhu tinggi dan bahagian geseran-berat, meningkatkan ketahanan peralatan terhadap suhu tinggi, haus dan membolehkan hayat perkhidmatan yang dilanjutkan. Dalam sektor jentera tekstil, salutan seramik-kekerasan tinggi,-rendah, meningkatkan rintangan haus komponen-tinggi dengan ketara. Ia sesuai untuk haus kritikal-bahagian terdedah seperti cawan-benang berkelajuan tinggi dan pemasangan wayar panduan ketepatan, dengan itu memanjangkan hayat perkhidmatan peralatan. Dalam sektor elektronik dan peralatan-tinggi, salutan pengoksidaan arka-mikro menawarkan perisai elektromagnet yang sangat baik, rintangan sinaran dan perlindungan terhadap sinaran tenaga-tinggi. Ia boleh digunakan pada panel pelindung elektronik-tinggi dan komponen pelindung untuk instrumen ketepatan, menjadikannya sesuai untuk keadaan operasi yang melampau seperti voltan tinggi, suhu tinggi, kelajuan tinggi dan sinaran sengit. Dalam bidang perubatan, biokompatibiliti{21}}salutan diubah suai boleh digunakan pada bahan implan ortopedik dan instrumen aloi titanium perubatan, dengan berkesan meningkatkan rintangan kakisan dan biokeserasian, dengan nilai aplikasi klinikal yang cemerlang.
E-mel-:garychen3215@hotmail.com
Alamat: No.35, Baoti Rd, bandar Baoji, Wilayah Shaanxi, China
Hubungi: Encik Gary Chen
Telefon: +86-917-8883215
Mudah Alih/WhatsApp: +86 13092900605
