Várias maneiras de alcançar a resistência à corrosão das ligas de titânio

Com o avanço contínuo da ciência e da tecnologia, as ligas de titânio, como importante material de engenharia, têm sido amplamente utilizadas em campos aeroespaciais, marinhos, médicos e outros. No entanto, a resistência à corrosão das ligas de titânio está diretamente relacionada à sua vida e segurança de serviço. Portanto, como garantir a resistência à corrosão das ligas de titânio se tornou um importante tópico de pesquisa. Os editores da HaiBoweier introduzirão várias maneiras de alcançar a resistência à corrosão das ligas de titânio, incluindo a formação natural de filme de óxido de superfície, tecnologia de oxidação da micro-arC, modificação de superfície e tratamento de vedação, liga, aplicação de filmes super-hidrofóbicos e estratégia de proteção abrangente.

Formação natural de filme de óxido de superfície

As ligas de titânio podem naturalmente formar um filme denso de óxido de dióxido de titânio (TiO₂) no ar. Este filme de óxido é muito fino (geralmente apenas alguns nanômetros de espessura), mas muito denso e pode bloquear efetivamente o contato entre substâncias corrosivas externas e a matriz de titânio. Além disso, este filme de óxido também tem a capacidade de se auto-reparar. Mesmo que esteja parcialmente danificado, pode ser reformado rapidamente através da reação de oxidação, continuando a desempenhar um papel protetor. Essa capacidade de auto-reparação permite que as ligas de titânio mantenham boa resistência à corrosão durante o uso a longo prazo.

Tecnologia de oxidação da micro-arC

A oxidação da micro-arC (MAO) é um método para gerar um filme de cerâmica de óxido denso controlável na superfície da liga de titânio. Essa tecnologia gera descarga de faísca na superfície da liga de titânio através de princípios eletroquímicos, formando manchas de oxidação da micro-arC e, em seguida, gerando uma camada densa de cerâmica de óxido. Essa camada de cerâmica não apenas tem um vínculo forte com o substrato, mas também possui excelente resistência à corrosão e resistência ao desgaste. Por exemplo, o filme de cerâmica construído na superfície da liga de titânio TC4 pela tecnologia de oxidação da micro-arC é composta principalmente por anatase e tio₂ ruttil, que podem bloquear efetivamente a intrusão de água e íons corrosivos e melhorar significativamente a resistência à corrosão da liga de titânio.

Modificação de superfície e tratamento de vedação

Para melhorar ainda mais a resistência à corrosão do filme de oxidação da micro-arC, os pesquisadores costumam usar métodos de vedação ou combiná-los com outras tecnologias de tratamento de superfície. O tratamento de vedação pode selar os microporos no filme de oxidação da micro-arC e reduzir o contato entre o meio corrosivo e o substrato. Por exemplo, revestir a superfície da liga de titânio após a oxidação da micro-arC com materiais de energia de baixa superfície (como octadeciltrimetoxisilano, OTMs) para modificação pode construir um filme super-hidrofóbico, o que reduz significativamente a adesão e penetração de meio corrosivo na superfície. Além disso, ao combinar a oxidação micro-arC com crescimento hidrotérmico, o filme de hidrotalcita é cultivado in situ na superfície da liga de magnésio após a oxidação da micro-arC, que também pode fechar os microporos e melhorar a resistência à corrosão.

Liga

A resistência à corrosão das ligas de titânio pode ser significativamente melhorada adicionando elementos de liga específicos. Por exemplo, a adição de uma quantidade vestigial de elementos de tântalo (TA) pode melhorar significativamente a resistência à corrosão da liga de titânio TA23, aumentar o potencial de autocorrosão e reduzir a densidade da corrente de autocorrosão. Além disso, a adição de elementos neutros como o zircônio (ZR) também pode melhorar a resistência à corrosão das ligas de titânio, porque esses elementos podem inibir o crescimento adicional dos orifícios de corrosão, formando um filme de passivação mais espessa. A tecnologia de microalloying também pode regular o comportamento da mudança de fase, o tamanho dos grãos e as características dos limites dos grãos das ligas de titânio, otimizando assim a estrutura organizacional do material na microescala e melhorando seu desempenho abrangente.

Aplicação de filme super -hidrofóbico

A construção de um filme sobre -hidrofóbico na superfície da liga de titânio é uma estratégia eficaz de resistência à corrosão. O filme super-hidrofóbico possui energia superficial extremamente baixa, que pode reduzir significativamente o contato entre o meio corrosivo solúvel em água e o substrato, reduzindo assim a corrosão. Por exemplo, o filme super-hidrofóbico construído na superfície da liga de titânio por oxidação da micro-arC, combinada com a auto-montagem de baixas substâncias de energia superficial, pode melhorar significativamente sua resistência à corrosão na solução corrosiva de Cl⁻. Este filme super-hidrofóbico não apenas tem boa resistência à corrosão, mas também possui boa estabilidade mecânica e propriedades autolimpantes.

Estratégia de proteção abrangente

A resistência à corrosão da liga de titânio pode ser melhorada, combinando várias tecnologias de tratamento de superfície. Por exemplo, o revestimento composto preparado na superfície da liga de titânio, combinando a oxidação da micro-arC com a tecnologia de processamento a laser, possui excelente resistência à corrosão e resistência ao desgaste. Além disso, várias tecnologias de tratamento de superfície, como tecnologia sol-gel e tecnologia de deposição eletroquímica, podem ser combinadas para formar um sistema de proteção de vários níveis para melhorar a resistência à corrosão da liga de titânio.

A resistência à corrosão da liga de titânio foi significativamente melhorada. A formação natural de filme de óxido de superfície, tecnologia de oxidação da micro-arC, modificação de superfície e tratamento de vedação, liga, aplicação de filme super-hidrofóbico e estratégia abrangente de proteção e outros meios trabalham juntos na superfície da liga de titânio para formar um sistema de proteção de vários níveis. A aplicação dessas tecnologias tornou a liga de titânio amplamente usada em campos aeroespaciais, de engenharia marinha, médica e outros, e forneceu uma forte garantia para sua operação estável a longo prazo.