鈦合金憑著輕量、高強(qiáng)、耐腐蝕的特性,在航空航天、生物醫(yī)學(xué)及高端裝備領(lǐng)域展現(xiàn)出不可替代的應(yīng)用價(jià)值。但它也有致命短板:耐磨性差、容易黏住金屬、表面永遠(yuǎn)是單調(diào)的銀灰色。為克服鈦及鈦合金的這些缺點(diǎn),常常需要進(jìn)行表面處理,如電鍍、微弧氧化、電泳涂裝和陽(yáng)極氧化等。
一.電鍍:給鈦金屬穿件"防護(hù)衣"
原理:
像給金屬"刷漆",靠電解作用在表面鍍一層金屬膜,能防銹、耐磨、變美觀。
功能:
1.耐磨:在Ti6Al4V鈦合金表面鍍納米純鎳,硬度和耐磨性蹭蹭漲;
2.高溫防卡技巧:鈦葉片鍍銀后,在500℃高溫下摩擦也不會(huì)"焊死"在一起,航空發(fā)動(dòng)機(jī)的"咬合難題"就靠它解決。
難點(diǎn):鈦太容易和氧"交朋友",表面總頂著一層氧化膜,電鍍時(shí)膜會(huì)搗亂。
解決辦法:
1.用硫酸鎳電解液加活化劑,先用電脈沖"激活"鈦表面,再鍍鎳。
2.用氫氟酸+二甲基甲酰胺溶液腐蝕鈦表面,直接鍍銅也能粘得很牢。
二.微弧氧化:讓鈦表面"長(zhǎng)出"陶瓷盔甲
原理:
靠高壓電火花在鈦表面"燒"出一層陶瓷膜,成分主要是鈦的氧化物。
功能:
1.陶瓷膜和鈦基體像樹(shù)根扎進(jìn)泥土一樣咬合,用液壓機(jī)壓到200兆帕都不會(huì)脫落。
2.膜厚幾百微米,硬如陶瓷,耐蝕、耐磨、抗熱。
定制玩法:
往電解液里加高錳酸鉀,能做出又耐蝕又抗菌的鈦膜!
三.電泳涂裝:給鈦金屬"泡個(gè)彩色澡"
原理:
把鈦件放進(jìn)帶電的涂料水里,涂料微粒會(huì)"排隊(duì)"附在表面形成漆膜。
優(yōu)點(diǎn):
1.無(wú)毒、水溶性,比傳統(tǒng)噴漆環(huán)保。
2.自動(dòng)化程度高,汽車(chē)車(chē)身90%都用這招涂底漆。
3.生物相容性好,比如TA4鈦合金涂聚氨酯,能用在醫(yī)療領(lǐng)域。
小知識(shí):
陰極電泳比陽(yáng)極更厲害,防腐蝕和覆蓋能力更強(qiáng)。
四.陽(yáng)極氧化:給鈦金屬刻上"納米指紋"
原理:
相當(dāng)于給金屬做3D打印反向操作,鈦?zhàn)鲫?yáng)極通電,在電解液里長(zhǎng)出氧化膜,分為兩種形態(tài):
1.致密型:幾十到幾百納米厚,光滑致密,生物相容性好,適合防腐和醫(yī)用。
2.多孔型:在含氟電解液里能長(zhǎng)成TiO?納米管陣列,像無(wú)數(shù)根納米吸管排列著。
神奇應(yīng)用:
1.納米管比表面積超大,可做光催化材料(分解污染物)、太陽(yáng)能板。
2.做成氫敏傳感器,對(duì)氫氣超敏感,響應(yīng)快且穩(wěn)定。
3.用在鋰電池里,防腐蝕還提高充放電效率。