Technologie zur Ionenimplantation von Titanlegierungen und ihre Anwendung in der Oberflächenbehandlung
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Technologie zur Ionenimplantation von Titanlegierungen und ihre Anwendung in der Oberflächenbehandlung

Anzahl Durchsuchen:0     Autor:Site Editor     veröffentlichen Zeit: 2021-08-27      Herkunft:Powered

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Bei der Ionenimplantation aus Titanlegierungen handelt es sich um ein neues Verfahren, bei dem die Oberflächeneigenschaften durch einen hochenergetischen Ionenbeschuss verändert werden.Es ist wie eine Kugel, die ein Objekt trifft, wodurch die Oberfläche des Objekts gereinigt und die Zusammensetzung und Struktur der Oberflächenschicht des Objekts verändert werden kann, wodurch die Härte der Oberfläche erhöht und die Abrieb- und Korrosionsbeständigkeit des Objekts verbessert wird.Im Vergleich zur physikalischen oder chemischen Gasphasenabscheidung sind die Hauptvorteile: ①Der Film verbindet sich gut mit dem Substrat und weist eine hohe Beständigkeit gegen mechanische und chemische Einwirkungen auf, ohne abzublättern.②Der Einspritzvorgang erfordert keine Erhöhung der Temperatur des Substrats, sodass die geometrische Genauigkeit des Werkstücks erhalten bleiben kann.③Der Vorgang wird wiederholt. Guter Sex und so weiter.Viele Forscher haben berichtet, dass die Stickstoffionenimplantation einen guten Effekt auf die Verbesserung der Oberflächenzusammensetzung, Mikrostruktur, Härte und tribologischen Eigenschaften der Titanlegierung Ti6Al4V hat.Da TiC auch eine superharte Phase ist, kann eine Titanlegierung auch die Oberfläche einer Titanlegierung durch Ionenimplantation von Kohlenstoff verstärken.Da es sich bei der plasmabasierten Ionenimplantation jedoch nicht um einen kontinuierlichen Prozess handelt, treten beim Anlegen jedes negativen Impulspotentials zwei Prozesse auf, nämlich Sputtern und Implantation, da das Impulspotential von Null auf ein Tal abfällt und dann auf Null ansteigt.Wenn das Plasma Metall- oder Kohlenstoffionen enthält und das Pulspotential Null ist, bildet sich unter bestimmten Bedingungen eine einzelne Kohlenstoffablagerungsschicht auf der Oberfläche.Unter Einwirkung einer bestimmten Impulsspannung (10–30 kV) bildet sich die Struktur der einzelnen Kohlenstoffschicht. Es handelt sich um diamantähnlichen Kohlenstoff (DLC).Somit kann eine oberflächenmodifizierte Schicht mit niedrigerem Reibungskoeffizienten und besserer Verschleißfestigkeit als die Stickstoffinjektionsschicht erhalten werden.Es wurde experimentell festgestellt, dass es sich bei der einzelnen Kohlenstoffschicht auf der Oberfläche um einen DLC-Film handelt.Die Oberflächenhärte der so behandelten Titanlegierung wird um das Vierfache erhöht.Wenn das Reibungspaar aus demselben Material besteht, verringert sich der Reibungskoeffizient unter Trockenreibungsbedingungen von 0,4 auf 0,1 und die Verschleißfestigkeit erhöht sich im Vergleich zur Nicht-Ionenimplantation um mehr als das 30-fache..

Die Ausrüstung zur Realisierung des Metallionenimplantationsprozesses besteht im Allgemeinen aus drei Teilen: einer Metallionenquelle und einem Hochenergiebeschleuniger (um Hochgeschwindigkeitsenergie für implantierte Ionen zu erhalten) und einer Vakuumkammer.Mit der Entwicklung der Implantationstechnologie sind Menschen daran interessiert, die Leistung von Titanlegierungen zu verbessern und die Kosten von Titanlegierungen zu senken.Mithilfe der Ionenimplantationstechnologie kann die Leistung von Luft- und Raumfahrttechnik, Biomedizin, Teilen von Reisebussen und Schneidwerkzeugen verändert werden.Der Effekt der Verbesserung der Verschleißfestigkeit von Schneidwerkzeugen ist sehr signifikant und die Schnittgeschwindigkeit wird um 58 % erhöht.Bei niedriger Geschwindigkeit ist die Ionenimplantation mehr als 60 % länger als die Lebensdauer nicht implantierter Werkzeuge bei niedrigen Geschwindigkeiten.Im Allgemeinen werden Stickstoff-, Kohlenstoff- oder Metallionen implantiert.Bei einer Erhöhung der Implantationstiefe wird die Technologie die plasmagespritzte Aluminiumbeschichtung vollständig ersetzen.Die Implantationstechnologie verbessert die Verschleißfestigkeit von Titan und ermöglicht den Einsatz von Titan für Kraftstoffeinspritzdüsen und Kolbenringe.Darüber hinaus kann durch das Einspritzen von metallischem Aluminium die Korrosionsbeständigkeit von Titan deutlich verbessert werden.Die Korrosionsbeständigkeit von mit Molybdän injiziertem Titan in HZSO;erhöht Qiao 00-mal.Die Zinkinjektion kann die Korrosionsbeständigkeit von Ti-6AI-4V vollständig verbessern.

Die TIN- und CrN-Beschichtungen werden durch übliches PVD (Physical Vapour Deposition) hergestellt, da die Substrattemperatur 400 °C übersteigt und die Oxidschicht mit Anatas- oder Rutilstruktur, die sich bei dieser Temperatur auf der Titanoberfläche bildet, sehr hoch ist.Da es schwer zu entfernen ist, ist es schwieriger, eine gute Verbindung zwischen der Beschichtung und dem Untergrund herzustellen.Um dieses Problem zu lösen, wurde ein HyPeinn-Beschichtungsverfahren entwickelt.Das herausragende Merkmal dieses Prozesses besteht darin, dass die Oberfläche des Substrats vor der Implantation mit hochenergetischen Ionen bombardiert wird, um das ursprüngliche Substrat zu entfernen, z. B.: 6061-Aluminiumlegierung, Ti-6Al-4V, 440C-Edelstahl. Der inhärente Oxidfilm bildet die Beschichtung Bindung mit der frischen Substratoberfläche, und seine Bindungskraft ist doppelt so hoch wie die der üblichen industriellen Ionenplattierung, und die Restspannung ist recht gering.TIB: Die Behandlung seiner Eigenspannung mit dieser Technologie kann drei Faktoren reduzieren.Diese Technologie verursacht keine offensichtlichen Schäden an den mechanischen Eigenschaften des Substrats.Es kann auch die Abscheidungstemperatur senken.
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Ningbo Chuangrun New Materials Co., Ltd.(CRNMC) wurde im Juni 2012 gegründet und verfügt über 4 Produktionsstandorte.

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