加弧辉光离子无氢渗碳对钛合金表面粗糙度的影响

利用加弧辉光离子渗镀技术对工业用Ti-6Al-4V钛合金进行离子无氢渗碳，在改善钛合金表面摩擦学性能的同时还有效地避免了其它有氢介质渗碳所产生的钛合金氢脆问题，是一种新的钛合金表面改性技术。本文主要介绍了加弧辉光离子无氢渗碳的原理，并着重研究了不同温度、不同靶距条件下钛合金表面粗糙度的变化情况。研究表明，高温加弧辉光离子无氢渗碳在一定程度上使得钛合金的表面粗糙度变差，其中渗碳温度和靶距的影响比较明显。     

钛合金表面加弧辉光离子无氢渗碳耐蚀性能的研究

提出一种新的钛合金表面强化方法，利用加弧辉光离子无氢渗碳技术在钛合金表面形成渗碳层。该方法是在加弧辉光离子渗镀技术中引入由高纯石墨制成冷阴极电弧石墨靶，按冷阴极场致发射机制，源源不断地从电弧石墨靶上发射出高能量、高密度、高离化率、高速度的离子流，成功的在钛合金(Ti6Al4V)基材表面形成25—30μm厚的渗碳层，同时避免了氢元素对钛合金造成的氢脆问题。电化学腐蚀试验表明钛合金无氢渗碳后耐蚀性能得到提高，在0．5mol/L的稀硫酸腐蚀介质中，耐蚀性提高7倍多。渗碳后钛合金表面显微硬度达到936(HV)。其中，渗碳层相结构采用XRD进行检测。     

钛合金双层辉光放电离子无氢渗碳制备工艺研究

采用双层辉光离子无氢渗碳的方法对钛合金进行表面强化处理，提高了钛合金的表面强度，改善了其耐磨性；同时避免了氢脆的产生。研究表明钛合金Ti6A14V双辉离子无氢渗碳合理的工艺参数为：温度880℃~980℃；气压28~40Pa：工件与源极之间距离6～14mm；源极电压600V~800V；阴极电压260V~400V；保温时间2～5h。处理后在钛合金表面形成了高硬改性层，耐磨擦性显著提高。     

钛合金双层辉光放电离子无氢渗碳制备工艺研究

采用双层辉光离子无氢渗碳的方法对钛合金进行表面强化处理,提高了钛合金的表面强度,改善了其耐磨性;同时避免了氢脆的产生.研究表明钛合金Ti6Al4V双辉离子无氢渗碳合理的工艺参数为:温度880℃～980℃;气压28～40Pa;工件与源极之间距离6～14mm;源极电压600V～800V:阴极电压260V～400V;保温时间2～5 h.处理后在钛合金表面形成了高硬改性层,耐磨擦性显著提高.     

钛合金双层辉光放电离子无氢渗碳制备工艺研究

采用双层辉光离子无氢渗碳的方法对钛合金进行表面强化处理,提高了钛合金的表面强度,改善了其耐磨性;同时避免了氢脆的产生.研究表明钛合金Ti6Al4V双辉离子无氢渗碳合理的工艺参数为温度880℃～980℃;气压28～40Pa;工件与源极之间距离6～14mm;源极电压600V～800V阴极电压260V～400V;保温时间2～5 h.处理后在钛合金表面形成了高硬改性层,耐磨擦性显著提高.     

专利信息(Ⅰ)

一种血管支架用β型钛合金；一种钛表面辉光离子无氢渗碳工艺     

专利信息

表面活性坚强内固定钛接骨板及其制造方法，医用钛及钛合金表面活化改性方法，用石墨电极对钛合金材料表面电火花放电强化处理的方法，一种钛表面辉光离子无氢渗碳工艺方法，一种稀土铝硅钛合金的生产方法。     

钛合金表面辉光无氢渗碳的研究

采用双层辉光无氢离子渗碳技术在本底真空为 5×10-3Pa 的情况下,用 99.999%的高纯氩气对 Ti-6Al-4V 钛合金进行无氢渗碳。检测结构为:渗碳层厚度大于 200μm;表面层有一层以 TiC 为主的沉积层;在渗层中有 TiC 相生成;渗层的近表面硬度为 7 000 MPa;与刚玉球的摩擦力矩大幅度降低。通过研究得出:钛材经过双辉离子无氢渗碳后,不仅提高了表面的硬度,同时降低了摩擦系数,因而使耐磨性能得到了提高。     

等离子场中工件无辉光渗碳

研究了在等离子场中，工件不做阴极或阳极，因而工件上不产生辉光放电的条件下对工件进行渗碳的工艺。通过对不同温度下，工件无辉光渗碳工艺与辉光离子渗碳工艺研究，证明了等离子场中工件无辉光渗碳工艺的可行性，并从渗碳速度上对以上两种工艺进行了比较。     

金属喷涂、堆焊与修复

20106216 钛合金表面处理技术的研究进展／姜海涛…／／电镀与精饰．-2010,32（10）：15～20综述了钛合金表面处理的各种方法,如电镀、化学镀、热扩散、微弧氧化、等离子喷涂、离子注人、气相沉积法、激光表面合金化和激光熔覆、双层辉光离子渗镀和加弧辉光离子渗镀、纳米化技术、液相沉积、离子轰击等。同时     

Study On the Tribological Behavior of the Arc-added Glow Discharge Plasma Non-hydrogen Carburization On Titanium Alloy Surfaces

This paper introduces a new titanium alloys surface strengthening treatment by using the arc-added glow discharge plasmas non-hydrogen carburization technique. High purity and high strength graphite is selected as cooling cathode arc source for supplying carbon atoms and particle, which migrate to the titanium alloy(Ti6Al4V) surface and form modified layer. Thus, the hydrogen embrittlement is avoided while the tfibological behavior of the titanium alloy surface is improved in the respects of anti-friction and anti-wear ability.The tribological behavior of the modified layer under dry sliding against SAE52100 steel was evaluated on a ball-on-disc test rig. The results showed that the modified layer obtained a thickness of 30μm at 980℃, 30minutes. The microhardness of the Ti6Al4V alloy surface attained 936 HV, which was much larger than that of the Ti6AI4V alloy. The Ti6AI4V alloy was characterized by adhesion wear and scuffing under dry sliding against the steel, while the surface modified layer experienced much abated adhesion wear and scuffing under the same testing condition. This could be attributed to the carbon dement with different modalities exists in the modified layer.The modified layer showed good friction-reducing and fair anti-wear ability in dry sliding against the steel. Using the SEM,XRD and XPS, the phase structure and morphology of the carburization modified layer was analyzed.     

钛合金齿轮的表面处理与应用

主要介绍了钛合金齿轮在制造过程中关键的表面处理技术,结合钛合金齿轮在运行过程中的受力特征及钛合金表面无氢渗碳层的结构特点,在其表面制备出TiC+Ti扩散层,不仅提高了齿面的耐磨性能,而且也提高了齿面抗冲击载荷的能力。通过无氢渗碳、热处理及机械加工工序的有效协调,制造出的钛合金齿轮耐磨性能优良、抗冲击振动性能良好、噪声低,已经平稳运行16年。     

TiAlBN多元膜的性能与组织结构研究

采用电弧离子镀技术、TA5钛合金靶沉积TiAlBN薄膜，研究了这种多元膜的显微硬度、高温氧化性能和组织结构，结果表明：这种多元膜具有优于TiN膜的显微硬度；不同于TiN膜的显微组织，其最显著的特征是存在一些细小的钛滴；双靶工作状态下，这些钛滴与膜之间的融合效果较好，膜层表面孔隙较少；薄膜具有TiN的面心立方结构，与TiN膜相比，具有更加明显的择优取向趋势。     

Hydrogenation of a Titanium Cathode in the Presence of Anionic Oxidants

The hydrogenation of a titanium cathode polarized in a NaCl solution containing hypochlorite, chlorate, or peroxysulphate anions is studied. Both hypochlorite and chlorate inhibit the absorption through the oxidation of hydrogen atoms adsorbed at the electrode surface.     

过滤式阴极电弧沉积类金刚石薄膜的性能分析

成功地研制了一套过滤式阴极电弧沉积设备,并利用该设备成功获得了类金刚石薄膜。类金刚石薄膜的扫描电镜分析表明：获得的薄膜在硅基片上是光滑和致密的,在Ｔｉ合金基片上有裂纹,高速钢基片上有微孔。原子力显微镜分析表明：膜层的表面粗糙度与沉积参数密切相关。喇曼光谱研究表明,这种薄膜是典型的无氢类金刚石薄膜,喇曼光谱的高斯分解表明：随着偏压的变化,Ｄ线和Ｇ线的位置μＤ、μＧ向低频移动,半高宽σＤ减小。     

钛合金化学热处理研究进展

钛合金由于存在致密钝化膜、极高的氧亲和力和较低的原子扩散系数,表面强化很难实现。但钛的碳氮化物及固溶相具备优异的性能,通过渗氮、渗碳、渗硼、渗金属4种化学热处理技术可大幅度改变合金表层组织结构,提高表面硬度和强度。对钛合金化学热处理常用技术特征、渗层微观组织结构、强化机制及力学行为进行了归纳总结,并对未来化学热处理发展前景做了展望。     

TC4钛合金异形型腔电解加工实验研究

通过分析钛合金电解加工时金属基体表面点蚀、钝化过程,研究了NaNO_3电解液、NaCl电解液及其混合电解液对TC4钛合金的电化学溶解特性的影响。对比分析不同成分电解液中的工件表面质量和加工效率,最终选用质量分数为10%NaNO_3和20%NaCl的混合电解液进行TC4钛合金异形型腔电解加工工艺实验。结果表明:采用混合电解液可实现TC4钛合金异形型腔的高效加工,稳定加工速度可达2.8 mm/min;当阴极进给速度为2.4 mm/min时,型腔一致性较好。     

直流磁过滤电弧源沉积氧化铝薄膜的研究

采用直流磁过滤电弧源技术,在K9玻璃基底上制备氧化铝薄膜,研究了沉积时的氧气分量和阴极靶电流对薄膜折射率、沉积速率、消光系数和表面粗糙度的影响。结果表明:薄膜折射率、沉积速率和消光系数均随着氧气分量的增加而降低,随着阴极靶电流的升高而增加;薄膜表面粗糙度则随氧气分量或阴极靶电流的增加,呈先减小、后增大的趋势。分析认为,主要是因为随着氧气分量和阴极靶电流的变化,基底表面铝原子和氧气的比例发生了改变,进而影响到薄膜的相关性能。     

热轧TC4钛合金板富氧层中氧原子的固溶硬化行为

通过波谱分析距表面不同深度的氧含量,研究了热轧TC4钛合金板富氧层氧元素浓度分布规律;同时研究了富氧层氧元素浓度对硬度的影响规律。结果表明: 热轧TC4钛合金板富氧层厚度约为60 μm,随着距离表面深度增大,富氧层中氧元素浓度逐渐减少;硬化层厚度与富氧层厚度一致,随着距离表面深度增大,硬度逐渐减小;富氧层中O原子的间隙固溶硬化效应导致钛合金形成硬化层;建立了氧浓度、距表面深度和显微硬度两两间的关系式。     

深冷处理对TC4钛合金表面性能的影响

研究了深冷处理对TC4钛合金滚磨光整加工和表面性能的影响。对TC4钛合金试样进行深冷处理,将不同深冷时间下的试样进行滚磨光整加工,根据表面粗糙度确定适合的深冷时间后,对比分析深冷处理前后合金试样的显微组织、显微硬度及残余应力的变化。利用扫描电镜探究了深冷处理和滚磨光整加工后合金试样表面形貌的变化。结果表明,深冷处理12 h后试样表面粗糙度最小,试样组织受到冷缩内应力的作用,α相的比例从未深冷处理的56.45%增加到85.42%,组织变得均匀且致密。试样的显微硬度在深冷处理12 h时最大,比未处理试样提高了3.47%。深冷处理12 h和滚磨光整加工后的试样相比未处理试样表面残余压应力增加26.26%。粗糙度测量和扫描电镜结果显示深冷处理使钛合金试样的可加工性增强,深冷处理12 h的试样经过离心式滚磨光整加工表面粗糙度可从约0.500 μm下降到约0.250 μm,表面质量明显变好。