チタン合金の表面耐摩耗性処理技術とは何ですか?{0}

ウェットコーティング法

コーティングは主に Cr および Ni-P 合金で構成されています。の上チタンロッドワイヤーやワイヤーの場合、緻密なチタン表面不動態皮膜のため、直接クロムめっきでは密着性が悪くなります。業界では、最初に Ni を化学堆積するか、チタン基板上に Ni 層を事前堆積し、次にクロムを電気めっきするのが一般的です。-電解法は皮膜の形成が早く、膜厚は数μm、装飾皮膜はわずか1μm程度であり、一般的な耐摩耗性や装飾性の要件を満たすことができます。これは、現在最も費用対効果の高い表面処理方法の 1 つです。-ただし、ここには欠点もあります。コーティングは基材に機械的に接着されます。衝撃や負荷がかかると剥がれやすくなります。さらに、電気めっきプロセスにはクロムを含む廃水処理が含まれており、これにより大きな環境圧力が生じます。{10}.

熱拡散法

鋼材の成熟した浸炭、窒化、ホウ素化プロセスを利用して、高温で格子間原子がチタンマトリックスの内部に拡散して硬化層を形成します。この方法では、数十μmから数百μmの厚さの拡散層が得られ、硬度勾配が緩やかで母材との結合が強いため、接触応力がかかる用途に適しています。しかし、加工温度は通常800度を超え、チタン合金の組織は粗大化する傾向があります。調整するにはその後の熱処理が必要ですが、プロセスウィンドウは狭いです。さらに、チタンは高温では酸素や水素を吸収するため、これらの問題に対処するために厳密な保護雰囲気管理が必要です。

溶接方法

超硬合金または金属間化合物のコーティングは、プラズマ トランスファー アーク (PTA) を使用してチタン表面に溶接されます。希釈率の制御が可能で、接着強度が高く、耐摩耗性に優れています。主な利点は、母材全体を加熱することなく局所的な処理が可能となり、大型のワークピースの機械的特性の劣化を回避できることです。-欠点は、溶接層の表面が粗く、寸法精度を出すために二次加工が必要になることです。また、PTA 溶接ガンの到達可能性によっても制限され、主に大きな平板、シャフト、その他の通常のワークピースに使用されます。複雑な形状の部品を扱うのは困難です。-

蒸着法（CVD/PVD/PCVD）

物理蒸着 (PVD)、化学蒸着 (CVD)、プラズマ化学蒸着 (PCVD) は、近年急速に発展した技術群です。{0}これらは、チタンの表面に、通常 2 ～ 10 μm の範囲の厚さの TiN、TiAlN、DLC などの硬質コーティングを作成するために使用できます。硬度は2000～4000HVに達し、摩擦係数は大幅に減少します。一般的に適用されるのは、チタンターゲット材料。湿式コーティングと比較して、気相堆積コーティングの密着性は優れています（特にバイアス電圧の補助により）-。プロセス温度は徐々に低下します。- PVD ​​は 400 度未満に制御でき、チタン合金基材の微細構造にほとんど影響を与えず、精密部品の最終加工に適しています。

When comparing the three types of coatings, CVD coatings are dense and have good over-coating performance, but they require high temperatures (>800 度）、有害な副生成物を生成する傾向があります。- PVD コーティングは応力が低く、温度も中程度ですが、オーバーコーティング性能が低く、複雑な穴内部表面を均一に覆うのは困難です。- PCVD はプラズマ活性化と化学蒸着を組み合わせたもので、500-600 度で PVD ​​よりも優れた結合強度でコーティングを堆積でき、PVD よりも優れたオーバーコーティング性能を備えています。現在、チタン合金の表面強化の主流となっており、設備投資や工程管理の難易度も3つの中で最も高い。

技術的な選択に関する提案:

 コスト優先で寸法精度が低い部品の場合は、湿式クロムめっきまたは Ni-P 化学めっきを優先することができます。

 重荷重および高い接触応力条件では、厚い拡散層を得るために熱拡散法または硬化肉盛法を推奨します。{0}}

 寸法公差が厳しく、使用温度が低い精密部品の場合、PVD/TiN コーティングは成熟したソリューションです。

 接着力、接着特性、微細構造制御を考慮するハイエンド アプリケーション（航空機エンジン用コンポーネントなど）の場合、PCVD テクノロジーが最も大きな可能性を秘めています。{0}