这类工艺通过物理方式改变表面状态,通常是预处理或后面的外观处理步骤。
喷砂/喷丸:利用高速砂粒或丸粒冲击工件表面,可去除氧化皮、提高表面光洁度、消除应力。常用于航空航天外壳等需要均匀哑光面的场景。
研磨与抛光:通过机械方式磨平表面,可获得从细腻磨砂到镜面般的光泽效果。医疗植入物或光学零件常用抛光处理。
拉丝:在表面形成线性纹理,营造哑光质感,在消费电子产品中很常见。
激光镭雕/抛光:利用高能激光进行雕刻、打孔、焊接或抛光。激光抛光能显著降低表面粗糙度。
CNC加工:计算机数控机床,用于精确塑形和精修,但加工钛合金对刀具损耗较大。
这类工艺通过化学或电化学反应改变表面成分或结构,实现着色、钝化或形成转化膜。
阳极氧化:电化学过程,在表面形成氧化钛(TiO₂)薄膜。主要用途是着色,通过控制电压可获取丰富的色彩,同时也能增强一定的耐磨和耐候性。但钛合金的阳极氧化膜硬度可能不如其基体。
微弧氧化 (MAO):阳极氧化的升级技术,通过高压在表面原位生长一层高硬度的陶瓷氧化层。该涂层耐磨性优异,但表面多孔,有时需要后续封孔处理。
酸洗/化学刻蚀:用化学溶液(如氢氟酸)清洗表面,去除氧化皮、锈蚀和污染物。也可用于在表面制备微观结构。
化学转化膜(如发黑):通过化学反应生成一层氧化膜,用于提供一定的防护和装饰效果。
这类工艺通过加热或粒子注入的方式,改变表面层的化学成分或组织结构,以提升硬度、耐磨性等力学性能。
渗氮/渗碳/渗氧/渗硼:将氮、碳等元素渗入表层。渗氮(气体、等离子等)是常用方法,能形成硬化层,但处理温度高(>850℃)、时间长。
离子注入:将氮、氧等元素的高能离子“打入”表面。改性层极薄(<1μm),但能显著改善耐磨性和抗疲劳性。
激光/电子束表面改性:利用高能束快速加热和冷却表面,实现合金化、相变硬化等。
这类工艺是在钛合金表面“贴上”一层性能优异的“外衣”,以实现耐磨、耐腐蚀、润滑等特定功能。
物理气相沉积 (PVD):在真空下将材料气化后沉积在表面。可制备TiN、TiC等硬质耐磨涂层(硬度可达30-50GPa)或MoS₂等润滑涂层。涂层通常很薄(几微米)。
热喷涂:将熔融或半熔融的材料高速喷射到表面形成涂层。涂层较厚(几百微米),常用于制备耐磨、耐高温的防护层,但表面通常较粗糙,可能需要后续加工。
电镀/化学镀:通过电化学或化学反应在表面沉积金属层(如镀镍、铬)。主要用于提高耐磨性或改善导电性、钎焊性。但需要注意,电镀可能产生氢脆问题-。
气相沉积 (CVD):通过化学反应在表面沉积涂层。与PVD并列为重要的气相沉积技术。
选择哪种工艺,根据不同需求而定:
追求丰富色彩和装饰性:选择阳极氧化。
追求硬度和耐磨性:可以考虑微弧氧化、渗氮等热处理或PVD、热喷涂等涂层技术。
需要改善导电性或钎焊性:可以考虑电镀。
作为通用的预处理或后面的表面效果处理:喷砂、抛光、拉丝等机械方法是常见选择
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