تتميز سبائك التيتانيوم بالعديد من الخصائص الممتازة، وقوة محددة عالية، وكثافة منخفضة، وتوافق حيوي وخصائص أخرى، لذلك، يتم استخدامها على نطاق واسع في الصناعة العسكرية، وإمدادات معيشة الناس وصناعة الفضاء الجوي، ومع ذلك، نظرًا لضعف مقاومة التآكل لسبائك التيتانيوم، صلابة أقل أيضا، والاتصال مع مخاطر التآكل المعادن الأخرى كبيرة نسبيا، والتي أثرت على نطاق تطبيق سبائك التيتانيوم. من أجل تحسين العيوب الفيزيائية لسبائك التيتانيوم، قمنا بمعالجة سطح سبائك التيتانيوم لتحقيق أقصى قدر من الأداء الممتاز وتوسيع نطاق تطبيق سبائك التيتانيوم بشكل فعال. تعمل تقنية الأكسدة بالقوس الصغير على تحسين مقاومة التآكل والتآكل لسبائك التيتانيوم بشكل كبير، عن طريق تقليل معامل الاحتكاك، وتكوين طبقة من فيلم السيراميك على السطح، ومنع التآكل بالتلامس، وتصف هذه الورقة بإيجاز تقنية الأكسدة بالقوس الصغير و مزايا أكسدة القوس الصغير ويحلل التقدم المحرز في البحث وآفاق التطبيق.
1 تكنولوجيا ومزايا الأكسدة بالقوس الصغير
تنتمي أكسدة القوس الصغير إلى تطبيق التكنولوجيا الجديدة لسبائك التيتانيوم، فهي تقدم أكسدة منطقة عمل فاراداي إلى منطقة تفريغ الضغط العالي، مما يؤدي إلى ظهور سطح سبائكها بالإضافة إلى المعادن غير الحديدية مثل A وL وT. ، يتم وضع المغنيسيوم في محلول المعالجة، وتفريغ الشرارة، وتفريغ القوس الصغير، والإكليل وغيرها من الظواهر في الكيمياء الكهروكيميائية، والكيميائية الحرارية، وكيمياء البلازما، وطبقة من فيلم السيراميك المؤكسد على سطح نمو المادة في الموقع، والتي وهذا بدوره يجعل خصائص سطح المادة تتعزز. بشكل عام، يمكن تقسيم عملية MAO إلى أربع مراحل، قبل مرحلة الشرارة للمرحلة الأولى، يتم تشغيل مصدر الطاقة، وهناك عدد كبير من فقاعات الأكسجين، وتشكيل ختم الهواء، وختم الهواء إلى يعتمد على الأكسجين، ويولد طبقة من فيلم التخميل العازل على سطح العينة، وترتفع كثافة التيار من الصفر بسرعة كبيرة إلى الذروة، ثم تنخفض. مرحلة الشرارة للمرحلة الثانية، عندما يستمر فيلم التخميل بالجهد في الارتفاع والانهيار، تتوقف كثافة التيار عن الانخفاض وتبدأ في الارتفاع، المجال الكهربائي القوي بين الأقطاب الكهربائية لتشكيل البلازما وجعل تفريغ الغاز ختم الغاز، أ هناك عدد كبير من الشرر الصغير المتنقل على سطح العينة، وذلك لأنه دائمًا ما يكون في منطقة طبقة الفيلم رقيقة لاختراق فيلم التخميل، ويتغير موقع الانهيار باستمرار. مرحلة القوس الصغير للمرحلة الثالثة، مع استمرار MAO، سوف يظهر القوس الصغير المشتت تدريجيًا على سطح العينة، والسباحة السريعة، وزيادة كثافة القوس الصغير، وانخفاض الكثافة تدريجيًا، مع تمديد الوقت تميل كثافة التيار إلى الاستقرار، وتزداد مقاومة وسمك طبقة الفيلم تدريجيًا، ومرحلة القوس المحلي للمرحلة الرابعة، والمراحل اللاحقة من MAO، يتم تقليل عدد بقع القوس على سطح العينة تدريجيًا، من الواضح أن بقعة القوس تبطئ سرعة الهاتف المحمول، ويصبح التيار أقل كثافة. من خلال المراحل الأربع المذكورة أعلاه، يمكن تشكيل تفاعل الأنود الكهروكيميائي، وقصف البلازما، والذوبان، والانتشار، وانتقال مرحلة التلبيد، والتصلب وغيرها من العمليات مع الركيزة مجتمعة مع طبقة فيلم سيراميك قوية وسميكة نسبيًا. تتمتع تقنية الأكسدة بالقوس الصغير بالمزايا التالية: ① نظرًا لأن الفيلم الخزفي ينمو في الموقع، فإن التركيبة مرتفعة نسبيًا. ② اضبط تكوين المنحل بالكهرباء وظروف العملية، بحيث يتغير تكوين وأداء طبقة الفيلم، ويتم تحسين التصميم الوظيفي لطبقة الفيلم بشكل فعال. ③ درجة حرارة التفريغ اللحظية مرتفعة نسبيًا، ودرجة الحرارة التي يحسبها كريسمان يمكن أن تصل إلى 8000 كلفن، ويعتقد فان أن درجة الحرارة تتجاوز 2000 درجة، وسوف يذوب الأكسيد في هذه المنطقة، ولا تتجاوز درجة حرارة الركيزة 300 درجة، وأداء الركيزة لن تتدهور. ④يمكن تشكيل الشكل المعقد لقطعة العمل على الأسطح الداخلية والخارجية للفيلم؛ ⑤عملية بسيطة، فعالة من حيث التكلفة، عملية معالجة مسبقة أقل، لا تحتاج إلى درجة حرارة عالية أو ظروف فراغ. ⑥ الجمع بين مزايا السيراميك والمعادن، وتحسين مقاومة التآكل ومقاومة التآكل للسطح المعدني بشكل فعال. تعتبر الخصائص الميكانيكية والفيزيائية والكيميائية الشاملة لطبقة فيلم MAO جيدة، لذلك فهي تحسن نطاق تطبيقها بشكل فعال، مع التحسين المستمر للتكنولوجيا فضلا عن التعميق المستمر للبحث، فإن تكنولوجيا MAO ستجلب لنا بالتأكيد فوائد اقتصادية أفضل.
2 سبائك التيتانيوم MAO مقاومة التآكل ومعالجة التآكل
نظرًا للتحكم في العديد من العوامل، فإن سبائك التيتانيوم MAO لديها عملية معقدة للغاية، سواء كان ذلك يتعلق بالتردد والتيار والجهد في المعلمات الكهربائية، أو درجة الحرارة والتركيز والتركيب في المنحل بالكهرباء، وكلها ستجلب تأثيرات معينة على خصائص وتنظيم طبقة فيلم MAO من سبائك التيتانيوم. لذلك، إذا تم تحديد معلمات المنحل بالكهرباء والمعلمات الكهربائية بشكل مناسب، فيمكن أن يجعل سطح سبائك التيتانيوم ينمو طبقة من طبقة فيلم MAO في الموقع، والتي تتمتع بمقاومة جيدة للتآكل. هناك العديد من العوامل التي تؤثر على مقاومة التآكل لطبقة فيلم MAO من سبائك التيتانيوم، بما في ذلك خصائص شكل السطح، والهيكل التنظيمي لطبقة الفيلم، ودرجة الحرارة، والصلابة، وما إلى ذلك. بشكل عام، صلابة طبقة الفيلم منخفضة جدًا. بشكل عام، تتناسب صلابة وتآكل طبقة الفيلم عكسيا مع بعضها البعض، ومع تقليل معامل الاحتكاك وزيادة الصلابة، تزداد أيضًا مقاومة التآكل لطبقة الفيلم. لذلك، يجب علينا تقليل معامل الاحتكاك وزيادة الصلابة لتحسين مقاومة التآكل لطبقة الفيلم. ترتبط مقاومة التآكل وتكثيف طبقة الفيلم ارتباطًا وثيقًا. في ظل الظروف العادية، تزداد مقاومة التآكل لطبقة الفيلم مع زيادة التكثيف.
إذا تم تجهيز الطبقة السطحية من سبائك التيتانيوم ببنية كثيفة، وسمك مناسب، ومعامل احتكاك منخفض وصلابة عالية، وتم دمجها بقوة مع جسم طبقة فيلم MAO، فسوف تلعب دورًا مهمًا في تحسين وظيفة مقاومة التآكل و مقاومة التآكل لسطح سبائك التيتانيوم، واحتمال تطبيق طبقة فيلم MAO هو مقاومة التآكل ومقاومة التآكل.
3 التقدم البحثي لطبقة فيلم سبائك التيتانيوم MAO
منذ الثمانينيات، بدأت روسيا دراسة طبقة فيلم MAO من سبائك التيتانيوم، مقارنة بالدول الأخرى، ولم تبدأ في وقت مبكر فحسب، بل بدأت أيضًا بإجراء أبحاث أكثر شمولاً ومتعمقة. يعد أداء الحماية لطبقة الفيلم، وتحليل التركيب الكيميائي لطبقة الفيلم وتحسين تركيبة المنحل بالكهرباء من المحتويات المهمة لأبحاثها. بعد روسيا، بدأ العمل البحثي على سبائك التيتانيوم MAO بشكل شامل. ومع ذلك، لا توجد العديد من التقارير ذات الصلة حول معالجة التآكل ومقاومة التآكل لسبائك التيتانيوم MAO في الداخل والخارج.Xue et al. درس تنظيم وبنية الطبقة الغشائية لـ MAO المصنوعة في نظام ميتا ألومينات الصوديوم ونظام السيليكات، كما قام بتحليل بعض الخواص الميكانيكية بما في ذلك التآكل المرن، وصلابة طبقة الغشاء، والتوزيع العام لطبقة الغشاء. يؤثر استخدام مصدر الطاقة النبضي ثنائي القطب على المعلمات الكهربائية في عملية MAO لسبائك التيتانيوم، والتي تمت دراستها أيضًا بالتفصيل والعمق بواسطة Wu et al. أما بالنسبة للمعلمات الكهربائية وتكوين محلول المعالجة على مقاومة التآكل، مثل تكوين ومعدل نمو طبقة فيلم MAO من سبائك التيتانيوم، فقد توصل Wang et al. كما قدمت دراسة ذات صلة. تشير بعض المؤلفات ذات الصلة إلى أنه في مكونات الفوسفور أو الكالسيوم في محلول العلاج، سيتم إنشاء طبقة غشاء MAO من سبائك التيتانيوم، ليس فقط مقاومة للتآكل، ومقاومة التآكل، ولكن لها أيضًا خصائص التوافق الحيوي، في زراعة العظام الطبية، وتطبيق هذه الطبقة الغشائية واعدة جدًا.
4 آفاق تطبيق طبقة فيلم MAO سبائك التيتانيوم
من خلال تحليل خصائصها الفيزيائية والكيميائية، فإن آفاق تطبيق طبقة فيلم MAO واسعة جدًا، وخاصةً مقاومتها للتآكل والتآكل. في مجال تطبيق هيكل الهيكل الحديث، في اختلاف الحجم، والشكل المعقد للأجزاء، وتشكيل طبقة فيلم MAO صلبة وكثيفة وموحدة، في الفولاذ ومكونات الأنابيب الأخرى ذات التلامس وسبائك النحاس، وسبائك لتشكيل فيلم TiO2 تم تحسين أداء الطبقة القادرة على مقاومة التآكل بمياه البحر. فيلم MAO على سبائك التيتانيوم المستخدمة في المناطق الصناعية الأخرى، مع مقاومة قوية للتآكل وخصائص حاجز الحرارة، خاصة بالنسبة لبعض الأجزاء الرئيسية، مثل غطاء محرك السيارة، حمايته أكثر أهمية، ويمكن أن تكون طبقة الفيلم العازلة للحرارة سهلة للتخلص من عيوب الطريقة الفعالة للتغلب عليها. نظرًا أيضًا لمقاومتها الجيدة للتآكل، فإن صناعة النسيج لديها أيضًا مجموعة واسعة من التطبيقات، خاصة بالنسبة لأكواب الخيوط والأجزاء الرئيسية الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، في ظل الظروف الصارمة للسرعة العالية والحمل الثقيل والضغط العالي ودرجة الحرارة المرتفعة، تتمتع طبقة فيلم MAO أيضًا بقدرة جيدة على التدريع المغناطيسي، وقدرة التشعيع ومقاومة الأشعة عالية الطاقة، والتي تستخدم على نطاق واسع في لوحة التدريع الإلكترونية.
5. الخلاصة
تتميز سبائك التيتانيوم بالعديد من الخصائص الممتازة، وقوة محددة عالية، وكثافة منخفضة، وتوافق حيوي وخصائص أخرى، لذلك، يتم استخدامها على نطاق واسع في الجيش، وإمدادات معيشة الناس وصناعة الطيران، ومع ذلك، بسبب ضعف مقاومة التآكل لسبائك التيتانيوم، فإن صلابة كما أن مخاطر التآكل الناتجة عن التلامس مع المعادن الأخرى كبيرة نسبيًا، مما يؤثر على نطاق تطبيق سبائك التيتانيوم. تتميز تقنية MAO بأنها اقتصادية وصديقة للبيئة وبسيطة وفي نفس الوقت، في معالجة هذه العملية لن تضر الجسم والعديد من المزايا الأخرى. في الوقت الحاضر، يتم أيضًا إطلاق وتنفيذ العمل البحثي على سبائك التيتانيوم MAO تدريجيًا، وقد أحرز تقدمًا على مراحل. البحث المحلي لا يزال في مراحله الأولى. لذلك يجب علينا توسيع مجال التطبيق والفهم المتعمق والإتقان للتكنولوجيا. تصف هذه الورقة بإيجاز تقنية الأكسدة بالقوس الصغير ومزاياها، وتحلل طبقة الغشاء المقاومة للتآكل بالإضافة إلى التقدم البحثي في توليد الأكسدة بالقوس الصغير المقاوم للتآكل في الموقع على سطح سبائك التيتانيوم، وتتطلع إلى آفاق تطبيقه واتجاه التطوير.
