2. Környezetvédelem: A helyi korróziót kiváltó tényezők kiküszöbölése
2.1 A vasszennyeződés és a hidrogén ridegedés megelőzése
A vasszennyeződés a titán lebomlásának egyik legalattomosabb -és megelőzhető-oka. Amikor a vasrészecskék beágyazódnak a titán felületekbe a gyártás, kezelés vagy karbantartás során, galvanikus pár képződik. Bizonyos pH-körülmények és 75 fok feletti galvanikus korróziós forgatókönyvek esetén ez a pár atomos hidrogént vezet a titánmátrixba, törékeny hidrid fázisokat képezve, amelyek súlyosan csökkentik a hajlékonyságot.
A kutatások megerősítik, hogy a hidrogén abszorpciója akkor kezdődik meg, amikor vas/nikkel szennyeződés marad a titán felületeken. Ha a hidrogéntartalom meghaladja az 500 ppm-et, az alkatrészek terhelés alatt szétrepednek. A teljes megelőzés megköveteli a vasszennyeződés eltávolítását salétromsavas pácolással a vízkő kondicionálása előtt.
Kritikus ellenőrzési intézkedések:
- Speciális rozsdamentes acél vagy réz{0}}ötvözet szerszámok minden titán kezeléshez-szénacél érintkezés szigorúan tilos
- Elkülönített gyártási területek, amelyek megakadályozzák a szénacél csiszolópor{0}}keresztszennyeződését
- Salétromsavas passziválás (20-40% HNO₃) felületi fertőtlenítéshez hegesztés vagy hőkezelés előtt
- Hegesztési varrat-utáni tisztítás inert gázos védőpajzsokkal az oxidáció-kiváltotta szennyeződés megelőzése érdekében
A gyártási és javítási tisztaság továbbra is létfontosságú a titán hidridálásának elkerülése érdekében. A hidridezési reakció addig tarthat, amíg a képlékenység teljes elvesztése meg nem történik, és bármilyen átmeneti feszültség eltörheti az érintett alkatrészeket, -akár a folyamat felborulása, akár a karbantartási műveletek során.
2.2 A réskorrózió kezelése a Chloride Service-ben
A réskorrózió a szerkezeti kialakításban rejlő szűk résekben, -peremcsatlakozásokban, tömítésfelületeken, cső---a csőlap tágulásában és csavarkötésekben,-vagy a titánfelületeket borító lerakódások alatt fordul elő. Míg a korai kutatások azt sugallták, hogy a titán ellenáll a réskorróziónak a tengervízben, a későbbi vizsgálatok megerősítették, hogy a magas hőmérsékletű klorid közegek (például a tengervíz hőcserélői) és a nedves klórgáz környezet valóban réstámadást válthat ki.
A titán réskorróziós érzékenysége a Cl⁻ > Br⁻ > I⁻- sorrendben a kloridos környezet jelenti a legnagyobb kockázatot, ellentétben a titán pontkorróziós viselkedésével. Ezenkívül a titán és a nem{2}}fémes anyagok (PTFE, azbeszt) között kialakuló rések nagyobb érzékenységet mutatnak, mint a titán-titán{4}} határfelületei. Az inkubációs periódus alatt a résen belüli oxigénhiány a katódos reakciókat kifelé tolja el, míg az anódos oldódás belülről megy végbe; a kloridionok befelé vándorolnak, hogy fenntartsák a töltésegyensúlyt, a titán-ion hidrolízise pedig csökkenti a pH-t-, ami potenciálisan 1 alá esik, ami felgyorsítja a passzív film lebomlását.
Mérséklő jegyzőkönyv:
- A PTFE{0}}bélelt vagy nem-fém kompozit tömítések stabilizálják a helyi elektrokémiai környezetet és csökkentik a réskorrózió valószínűségét
- Minimalizálja a karima homlokréseit precíziós megmunkálással (felületi érdesség Ra Legfeljebb 3,2 μm)
- 60 fokot meghaladó üzemi hőmérséklet esetén a klorid -csapágyazásnál adja meg a TA10 (Ti-0,3Mo-0,8Ni) értéket a réskorrózióval szembeni ellenállás növelése érdekében
- A tömítőfelületek időszakos szétszerelése és ellenőrzése az ütemezett átfutások során{0}}eltávolítja a fehér TiO₂-lerakódásokat, amelyek aktív réstámadást jeleznek
3. Felülettechnika: Keménységnövelés és kopáscsökkentés
A titán viszonylag alacsony felületi keménysége (körülbelül 250–350 HV lágyított kereskedelmi tisztaságú minőségeknél) korlátozza a kopás, kopás és csúszó érintkezés esetén nyújtott teljesítményét. A felületmódosítási technológiák a szubsztrátum mechanikai tulajdonságainak veszélyeztetése nélkül kezelik ezt a korlátot.
3.1 Plazma nitridálás a kopásállóság érdekében
A plazmanitridálás kemény TiN és Ti₂N keverékrétegeket képez a titán felületeken, drámaian javítva a kopásállóságot. A 800 fokon 10 órán keresztül nitridált TA7 titánötvözet plazma esetében a nitridált réteg vastagsága eléri az 5 μm-t, a felületi keménység pedig 1183,6 HV0,05-2,6-szor nagyobb, mint a nitridetlen hordozó keménysége. Még jelentősebb, hogy a kopás mértéke több mint 99,3%-kal csökken a kezeletlen anyaghoz képest.
Az alacsony hőmérsékletű plazmanitridálás 500 fokban 400 V előfeszítéssel és 1,5 Pa üzemi nyomással sűrű TiN és Ti₂N rétegeket eredményez. Az optimális kopásállóság a technológiai gázkeverékben 2:1 nitrogén-hidrogén arány mellett érhető el. Ez a technológia javítja a TC4 (Ti-6Al-4V) felületi tulajdonságait anélkül, hogy módosítaná a mátrix mikrostruktúráját vagy az általános mechanikai jellemzőket, ami kiterjeszti a biztonságos működési korlátokat az űrrepülési és tengeri mérnöki alkalmazásokban.
3.2 Anódos oxidáció a korróziós gát helyreállításához
Az eloxálás ellenőrzött TiO₂ filmet hoz létre a titán felületeken, amelynek vastagságát pontosan az alkalmazott egyenfeszültség{0}} szabályozza, általában 10-100 volt. Az oxidréteg közvetlenül az alapfémből növekszik atomi szintű kötés révén, kiküszöbölve a felvitt bevonatokkal kapcsolatos delaminációs kockázatokat. A filmvastagság határozza meg a jellegzetes interferenciaszíneket:
| Feszültség (V) | Szín | Hozzávetőleges oxidvastagság |
| 15 | Bronz | 30 - 50 nm |
| 25 | Lila | 50 - 70 nm |
| 40 | Kék | 70 - 90 nm |
| 70 | Arany | 100 - 120 nm |
| 90 | Pink/Magenta | 120 - 150 nm |
Az eloxálás esztétikai és funkcionális célokat is szolgál. Karbantartási alkalmazásokhoz az anódos oxidáció regenerálja a passzív filmréteget a titán felületeken, amelyek elszíneződést vagy korai -korróziót mutatnak. Az eljárás visszaállítja a teljes korrózióállóságot anélkül, hogy alkatrészt kellene cserélni. A TiO₂ film keménysége HV 300 és 500 között alacsonyabb, mint a nitridált felületeké, de elegendő az általános vegyi szolgáltatásokhoz, ahol minimális a kopás.
Folytatás...
