قضبان التيتانيومتُستخدم على نطاق واسع في الصناعة الكيميائية، والمعدات الطبية،-والإلكترونيات الاستهلاكية المتطورة، والأجزاء الهيكلية-عالية المقاومة لدرجات الحرارة نظرًا لقوتها الخاصة الممتازة وتوافقها الحيوي. ومع ذلك، بعد التطريق التقليدي والمعالجة الحرارية والتصنيع الميكانيكي، فإن أسطحها ستنتج حتماً طبقات أكسيد كثيفة وأغشية نيتريد وملوثات متبقية. على الرغم من أن هذه الطبقات السطحية التلقائية توفر تأثيرات وقائية ضعيفة، إلا أنها عرضة للتسبب في نسيج سطح غير متساوٍ، وانحراف الأبعاد، وضعف الاستقرار في اللحام اللاحق، والأكسدة، والتصنيع الدقيق. في الحالات الشديدة، ستؤدي الأكاسيد والعيوب الدقيقة المتبقية إلى تقليل مقاومة التآكل على المدى الطويل-لركائز التيتانيوم بشكل كبير. ولذلك، يعد نظام معالجة السطح الكامل والموحد أمرًا ضروريًا لإزالة طبقات السطح غير الصالحة، وتوحيد حالات السطح، وتحسين الأداء العام المضاد للتآكل-لقضبان التيتانيوم بشكل ملحوظ.
تتبع عملية المعالجة بأكملها منطقًا تقنيًا تقدميًا لإزالة العيوب وتسوية الأسطح وتعزيز الأداء، بما في ذلك بشكل أساسي المعالجة الميكانيكية المسبقة والتخليل الكيميائي والتفتيح الدقيق وتخفيف الضغط والتخميل، بالإضافة إلى التعديل الوظيفي الاختياري.
المعالجة الميكانيكية هي الأساس الذي لا غنى عنه للعملية برمتها.
يتم اعتماد الخراطة والطحن الخشن لإزالة الجلد الأسود المشكل، ومقياس الأكسيد والشقوق الصغيرة، مع معايرة استدارة واستقامة قضبان التيتانيوم. مع الأخذ في الاعتبار انخفاض الموصلية الحرارية وميل العمل إلى التصلب-لسبائك التيتانيوم، فإن السرعة الخطية المنخفضة ومعدل التغذية الكبير والتبريد الكافي تكون مطلوبة أثناء القطع لتجنب حرق السطح. على هذا الأساس، يمكن أن يؤدي السفع الرملي أو التقطيع بالرصاص إلى التخلص من أكاسيد المعالجة- الساخنة العنيدة وتشكيل سطح خشن -موحد، مما يحسن بشكل فعال قوة الترابط للطلاءات اللاحقة. من الضروري إزالة الجزيئات الكاشطة المدمجة تمامًا بعد السفع الرملي لمنع التلوث الأجنبي.
كإجراء أساسي، يحدد التخليل الكيميائي جودة السطح النهائية وسلامة قضبان التيتانيوم.
يعتمد نظام التخليل السائد حمض النيتريك المختلط وحمض الهيدروفلوريك، مع نسبة تقليدية تبلغ 30%-50% حمض النيتريك و3%-8% حمض الهيدروفلوريك. يعمل حمض الهيدروفلوريك على إذابة أكسيد التيتانيوم بسرعة ويقوم بإجراء نقش دقيق على الركيزة، بينما يمنع حمض النيتريك التآكل المفرط ويعزز تجديد الأفلام السلبية. يتم التحكم في درجة حرارة التفاعل عند 20-40 درجة، ويتراوح وقت المعالجة من عشرات الثواني إلى عدة دقائق حتى يظهر سطح معدني رمادي فضي موحد. بعد التخليل، يلزم الشطف الشامل للمياه منزوعة الأيونات وتحييد القلوية لإزالة الحمض المتبقي. بالنسبة للمكونات ذات الأحمال العالية-، يعد التلدين بنزع الهيدروجين بالفراغ عند درجة حرارة 650-750 درجة ضروريًا لتجنب مخاطر التقصف الهيدروجيني.
يتم تخصيص معالجة التفتيح وفقًا لمعايير دقة المنتج.
يزيل التلميع شبه النهائي التفاوت البسيط في السطح ليصل إلى Ra 1.6–3.2 ميكرومتر، مما يوفر قاعدة ثابتة للتشطيب. يمكن للتلميع الميكانيكي للمرايا عالي الدقة- أن يحقق أسطحًا فائقة النعومة-أقل من Ra 0.2 ميكرومتر، ومناسبًا لملحقات الساعات الراقية والأجزاء الهيكلية الدقيقة. يختلف التلميع الكهربائي عن المعالجة الميكانيكية، حيث لا ينتج أي عمل-طبقة تصلب أو إجهاد شد متبقي، مما يوفر أسطحًا موحدة وخالية من التدفق-علامات-، وهي العملية المثالية لزراعة التيتانيوم الطبي مثل دبابيس العظام ومكونات الأسنان.
يعد التخميل والتليين الساطع خطوات أساسية لتعزيز مقاومة التآكل واستقرار الأبعاد.
يؤدي التلدين اللامع تحت حماية الفراغ أو الأرجون إلى التخلص من الإجهاد المتبقي في التشغيل مع الحفاظ على اللمعان المعدني الأصلي واستعادة مرونة المواد. يؤدي التخميل الكيميائي باستخدام محلول حمض النيتريك المخفف إلى توليد طبقة نانوية كثيفة من ثاني أكسيد التيتانيوم على السطح، مما يؤدي إلى إصلاح العيوب المجهرية التي تكونت في العمليات السابقة وتحسين مقاومة التآكل الناتج عن رذاذ الحمض والكلوريد والملح بشكل كبير.
بالنسبة لسيناريوهات التطبيق المتخصصة، تتوفر علاجات تقوية مساعدة.
يمكن للأكسدة أن تشكل أغشية أكسيد يمكن التحكم بها بألوان زخرفية وصلابة سطح محسنة، مما يحافظ على التوافق الحيوي للتيتانيوم. يعمل الرش الوظيفي لطلاءات PTFE أو السيراميك أو DLC على تحسين مقاومة التآكل وثبات درجات الحرارة العالية -وأداء العزل لقضبان التيتانيوم الصناعية.
في الإنتاج الفعلي، يتم صياغة مجموعات العمليات وفقًا لمتطلبات الخدمة. تعتمد قضبان التيتانيوم الصناعية العادية على المعالجة المسبقة والتخليل والتخميل؛ تطبق المنتجات الطبية- عملية تخليل صارمة يتم التحكم فيها بالهيدروجين، والتلميع الكهربائي، والتليين الفراغي؛ تستخدم الأجزاء الاستهلاكية المتطورة - تلميع المرآة وأكسدة اللون؛ تتطلب المكونات-المقاومة للتآكل ودرجات الحرارة المرتفعة-التخشين بالسفع الرملي وطلاء السيراميك. فقط من خلال التحكم الصارم في معلمات العملية- والنظافة، يمكن لقضبان التيتانيوم أن تحقق حالات سطحية مقاومة للأكسيد-خالية من التلوث-عالية-والتآكل-، مما يتيح المجال كاملاً للأداء الفائق لمواد سبائك التيتانيوم.
قراءة المزيد:كيفية جعل أسلاك التيتانيوم وقضبان التيتانيوم أكثر مقاومة للتآكل-.