روشهای مختلفی برای دستیابی به مقاومت در برابر خوردگی آلیاژهای تیتانیوم

با پیشرفت مستمر علم و فناوری ، آلیاژهای تیتانیوم ، به عنوان یک ماده مهم مهندسی ، به طور گسترده در زمینه های هوافضا ، مهندسی دریایی ، پزشکی و سایر زمینه ها مورد استفاده قرار گرفته است. با این حال ، مقاومت در برابر خوردگی آلیاژهای تیتانیوم به طور مستقیم با زندگی و ایمنی خدمات آنها مرتبط است. بنابراین ، چگونگی اطمینان از مقاومت خوردگی آلیاژهای تیتانیوم به یک موضوع مهم تحقیق تبدیل شده است. ویراستاران Haiboweier روش های مختلفی را برای دستیابی به مقاومت در برابر خوردگی آلیاژهای تیتانیوم ، از جمله شکل گیری طبیعی فیلم اکسید سطح ، فناوری اکسیداسیون میکرو قوس ، اصلاح سطح و درمان آب بندی ، آلیاژ ، استفاده از فیلم فوق العاده هیدروفوبیک و استراتژی جامع محافظت معرفی می کنند.

شکل گیری طبیعی فیلم اکسید سطح

آلیاژهای تیتانیوم به طور طبیعی می توانند یک فیلم اکسید دی اکسید تیتانیوم متراکم (TiO₂) را در هوا تشکیل دهند. این فیلم اکسید بسیار نازک است (معمولاً فقط چند نانومتر ضخامت دارد) ، اما بسیار متراکم است و می تواند به طور موثری تماس بین مواد خورنده خارجی و ماتریس تیتانیوم را مسدود کند. علاوه بر این ، این فیلم اکسید همچنین توانایی ترمیم خود را دارد. حتی اگر تا حدی آسیب دیده باشد ، می توان آن را به سرعت از طریق واکنش اکسیداسیون دوباره شکل گرفت ، در نتیجه همچنان نقش محافظتی را بازی می کند. این توانایی خود ترمیم آلیاژهای تیتانیوم را قادر می سازد مقاومت در برابر خوردگی خوب را در طول استفاده طولانی مدت حفظ کنند.

فناوری اکسیداسیون میکرو قوس

اکسیداسیون میکرو قوس (MAO) روشی برای تولید یک فیلم سرامیکی متراکم قابل کنترل بر روی سطح آلیاژ تیتانیوم است. این فناوری تخلیه جرقه ای را بر روی سطح آلیاژ تیتانیوم از طریق اصول الکتروشیمیایی ، ایجاد لکه های اکسیداسیون میکرو قوس ایجاد می کند و سپس یک لایه سرامیکی اکسید متراکم ایجاد می کند. این لایه سرامیکی نه تنها پیوند محکمی با بستر دارد ، بلکه مقاومت در برابر خوردگی عالی و مقاومت در برابر سایش نیز دارد. به عنوان مثال ، فیلم سرامیکی ساخته شده بر روی سطح آلیاژ تیتانیوم TC4 توسط فناوری اکسیداسیون میکرو قوس عمدتاً از آناتاز و روتیل تیو₂ تشکیل شده است ، که به طور موثر می تواند نفوذ آب و یون های خورنده را مسدود کرده و مقاومت خوردگی آلیاژ تیتانیوم را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.

اصلاح سطح و درمان آب بندی

به منظور بهبود بیشتر مقاومت در برابر خوردگی فیلم اکسیداسیون میکرو قوس ، محققان اغلب از روشهای آب بندی استفاده می کنند یا آنها را با سایر فن آوری های تصفیه سطح ترکیب می کنند. درمان آب بندی می تواند میکروپورها را در فیلم اکسیداسیون میکرو قوس مهر و موم کرده و تماس بین محیط خورنده و بستر را کاهش دهد. به عنوان مثال ، پوشش سطح آلیاژ تیتانیوم پس از اکسیداسیون میکرو قوس با مواد انرژی کم سطح (مانند اکتادسیل ترمهوکسیسیلان ، OTMS) برای اصلاح می تواند یک فیلم فوق آب بدن بسازد ، که باعث کاهش چشمگیر چسبندگی و نفوذ محیط های خوردگی بر روی سطح می شود. علاوه بر این ، با ترکیب اکسیداسیون میکرو قوس با رشد هیدروترمال ، فیلم هیدروتالیت پس از اکسیداسیون میکرو قوس ، در سطح آلیاژ منیزیم رشد می یابد ، که می تواند میکروپورها را نیز ببندد و مقاومت در برابر خوردگی را بهبود بخشد.

هلیاژ

مقاومت در برابر خوردگی آلیاژهای تیتانیوم با افزودن عناصر خاص آلیاژ می تواند به طور قابل توجهی بهبود یابد. به عنوان مثال ، اضافه کردن مقدار اثری از عناصر Tantalum (TA) می تواند مقاومت خوردگی آلیاژ تیتانیوم TA23 را به طور قابل توجهی بهبود بخشد ، پتانسیل خودآزاری را افزایش داده و تراکم جریان خود را کاهش دهد. علاوه بر این ، افزودن عناصر خنثی مانند زیرکونیوم (ZR) همچنین می تواند مقاومت خوردگی آلیاژهای تیتانیوم را بهبود بخشد ، زیرا این عناصر می توانند با تشکیل یک فیلم ضخیم تر ، رشد بیشتر سوراخ های خوردگی را مهار کنند. فناوری ریزگردان همچنین می تواند رفتار تغییر فاز ، اندازه دانه و ویژگی های مرزی دانه آلیاژهای تیتانیوم را تنظیم کند و از این طریق ساختار سازمانی مواد را در میکروسکوپ بهینه کرده و عملکرد جامع آن را بهبود بخشد.

استفاده از فیلم فوق العاده هیدروفوبیک

ساخت یک فیلم فوق هیدروفوبیک بر روی سطح آلیاژ تیتانیوم یک استراتژی مؤثر در برابر خوردگی است. فیلم Superhydrophobic دارای انرژی سطح بسیار کمی است که می تواند تماس بین محیط خورنده محلول در آب و بستر را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و از این طریق خوردگی را کاهش می دهد. به عنوان مثال ، فیلم فوق هیدروفوبیک ساخته شده بر روی سطح آلیاژ تیتانیوم توسط اکسیداسیون میکرو قوس همراه با خود مونتاژ مواد انرژی سطح پایین می تواند مقاومت در برابر خوردگی آن را در محلول CL⁻ خورنده بهبود بخشد. این فیلم فوق هیدروفوبیک نه تنها از مقاومت در برابر خوردگی خوبی برخوردار است ، بلکه از پایداری مکانیکی خوبی و خاصیت خود تمیز کردن نیز برخوردار است.

استراتژی جامع حفاظت

مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ تیتانیوم را می توان با ترکیب چندین فناوری تصفیه سطح بهبود بخشید. به عنوان مثال ، پوشش کامپوزیت تهیه شده بر روی سطح آلیاژ تیتانیوم با ترکیب اکسیداسیون میکرو قوس با فناوری پردازش لیزر دارای مقاومت در برابر خوردگی عالی و مقاومت در برابر سایش است. علاوه بر این ، فن آوری های مختلف تصفیه سطح مانند فناوری Sol-Gel و فناوری رسوب الکتروشیمیایی می توانند برای تشکیل یک سیستم حفاظت از چند سطحی برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ تیتانیوم ترکیب شوند.

مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ تیتانیوم به طور قابل توجهی بهبود یافته است. شکل گیری طبیعی فیلم اکسید سطح ، فناوری اکسیداسیون میکرو قوس ، اصلاح سطح و درمان آب بندی ، آلیاژ ، کاربرد فیلم فوق العاده هیدروفوبیک و استراتژی جامع محافظت و سایر وسایل با هم روی سطح آلیاژ تیتانیوم کار می کند تا یک سیستم محافظت از چند سطحی ایجاد کند. استفاده از این فناوری ها باعث شده است که آلیاژ تیتانیوم به طور گسترده ای در هوافضا ، مهندسی دریایی ، پزشکی و سایر زمینه ها مورد استفاده قرار گیرد و ضمانت محکمی برای عملکرد پایدار بلند مدت خود ارائه داده است.