Berbagai cara untuk mencapai resistensi korosi paduan titanium

Dengan kemajuan sains dan teknologi yang berkelanjutan, paduan titanium, sebagai bahan teknik yang penting, telah banyak digunakan dalam kedirgantaraan, teknik kelautan, medis dan bidang lainnya. Namun, resistensi korosi paduan titanium secara langsung terkait dengan masa pakai dan keamanan layanan mereka. Oleh karena itu, bagaimana memastikan resistensi korosi paduan titanium telah menjadi topik penelitian yang penting. Editor Haiboweier akan memperkenalkan berbagai cara untuk mencapai ketahanan korosi paduan titanium, termasuk pembentukan alami film oksida permukaan, teknologi oksidasi mikro-arc, modifikasi permukaan dan perawatan penyegelan, paduan, penerapan film super-hidrofobik dan strategi perlindungan komprehensif.

Formasi alami film oksida permukaan

Paduan titanium secara alami dapat membentuk film oksida titanium dioksida (TiO₂) yang padat di udara. Film oksida ini sangat tipis (biasanya hanya beberapa nanometer tebal), tetapi sangat padat, dan dapat secara efektif memblokir kontak antara zat korosif eksternal dan matriks titanium. Selain itu, film oksida ini juga memiliki kemampuan untuk memperbaiki diri. Bahkan jika sebagian rusak, itu dapat dengan cepat dibentuk ulang melalui reaksi oksidasi, dengan demikian terus memainkan peran perlindungan. Kemampuan yang memperbaiki diri ini memungkinkan paduan titanium untuk mempertahankan resistensi korosi yang baik selama penggunaan jangka panjang.

Teknologi oksidasi mikro-arc

Micro-Arc Oxidation (MAO) adalah metode untuk menghasilkan film keramik oksida padat yang dapat dikendalikan pada permukaan paduan titanium. Teknologi ini menghasilkan debit percikan pada permukaan paduan titanium melalui prinsip-prinsip elektrokimia, membentuk bintik-bintik oksidasi mikro-arc, dan kemudian menghasilkan lapisan keramik oksida yang padat. Lapisan keramik ini tidak hanya memiliki ikatan yang kuat dengan substrat, tetapi juga memiliki ketahanan korosi yang sangat baik dan ketahanan aus. Sebagai contoh, film keramik yang dibangun pada permukaan paduan titanium TC4 oleh teknologi oksidasi mikro-arc terutama terdiri dari anatase dan rutile tio₂, yang secara efektif dapat memblokir intrusi air dan ion korosif dan secara signifikan meningkatkan resistansi korosi paduan titanium.

Modifikasi permukaan dan perawatan penyegelan

Untuk lebih meningkatkan resistensi korosi film oksidasi mikro-arc, para peneliti sering menggunakan metode penyegelan atau menggabungkannya dengan teknologi perawatan permukaan lainnya. Perawatan penyegelan dapat menyegel mikropori dalam film oksidasi mikro-arc dan mengurangi kontak antara media korosif dan substrat. Sebagai contoh, melapisi permukaan paduan titanium setelah oksidasi mikro-arc dengan bahan energi permukaan rendah (seperti octadecyltrimethoxysilane, OTMS) untuk modifikasi dapat membangun film superhidrofobik, yang secara signifikan mengurangi adhesi dan penetrasi media korosif pada permukaan. Selain itu, dengan menggabungkan oksidasi busur mikro dengan pertumbuhan hidrotermal, film hidrotalsit ditanam in situ pada permukaan paduan magnesium setelah oksidasi mikro-arc, yang juga dapat menutup mikropori dan meningkatkan resistensi korosi.

Paduan

Resistensi korosi paduan titanium dapat ditingkatkan secara signifikan dengan menambahkan elemen paduan tertentu. Misalnya, menambahkan jumlah jejak elemen tantalum (TA) dapat secara signifikan meningkatkan resistensi korosi paduan titanium TA23, meningkatkan potensi korosi diri dan mengurangi kepadatan arus korosi diri. Selain itu, penambahan elemen netral seperti zirkonium (ZR) juga dapat meningkatkan resistensi korosi paduan titanium, karena elemen -elemen ini dapat menghambat pertumbuhan lebih lanjut lubang korosi dengan membentuk film pasif yang lebih tebal. Teknologi mikroalloying juga dapat mengatur perilaku perubahan fase, ukuran butir dan karakteristik batas butir paduan titanium, sehingga mengoptimalkan struktur organisasi material di mikro dan meningkatkan kinerja komprehensifnya.

Penerapan film superhidrofobik

Membangun film superhidrofobik di permukaan paduan titanium adalah strategi ketahanan korosi yang efektif. Film superhidrofobik memiliki energi permukaan yang sangat rendah, yang secara signifikan dapat mengurangi kontak antara media korosif yang larut dalam air dan substrat, sehingga mengurangi korosi. Sebagai contoh, film superhidrofobik yang dibangun pada permukaan paduan titanium dengan oksidasi mikro-arc yang dikombinasikan dengan self-rakitan zat energi permukaan rendah dapat secara signifikan meningkatkan resistensi korosi dalam larutan CL⁻ korosif. Film superhidrofobik ini tidak hanya memiliki resistensi korosi yang baik, tetapi juga memiliki stabilitas mekanik yang baik dan sifat pembersih diri.

Strategi Perlindungan Komprehensif

Resistensi korosi paduan titanium dapat ditingkatkan lebih lanjut dengan menggabungkan beberapa teknologi perawatan permukaan. Sebagai contoh, lapisan komposit yang disiapkan pada permukaan paduan titanium dengan menggabungkan oksidasi arck mikro dengan teknologi pemrosesan laser memiliki ketahanan korosi yang sangat baik dan ketahanan aus. Selain itu, berbagai teknologi perawatan permukaan seperti teknologi sol-gel dan teknologi deposisi elektrokimia dapat digabungkan untuk membentuk sistem perlindungan multi-level untuk meningkatkan resistensi korosi paduan titanium.

Resistensi korosi paduan titanium telah ditingkatkan secara signifikan. Pembentukan alami film oksida permukaan, teknologi oksidasi mikro-arc, modifikasi permukaan dan perawatan penyegelan, paduan, penerapan film super-hidrofobik dan strategi perlindungan komprehensif dan cara lain bekerja bersama di permukaan paduan titanium untuk membentuk sistem perlindungan multi-level. Penerapan teknologi ini telah membuat paduan titanium banyak digunakan dalam kedirgantaraan, teknik kelautan, medis dan bidang lainnya, dan telah memberikan jaminan yang kuat untuk operasi stabil jangka panjangnya.