Yuzaki reaksiya qatlamining tabiati
Titan yuqori haroratlarda, ayniqsa issiq ishlov berish, issiqlik bilan ishlov berish yoki quyish paytida havo ta'sirida yuqori reaktivdir. Taxminan 590–620 darajadan (1100–1150 daraja F) yuqori qizdirilganda titan kislorod va azot bilan reaksiyaga kirishib, moʻrt, kislorod bilan boyitilgan sirt qatlamini hosil qiladi.alfa ishi(yoki reaksiya qatlami). Ushbu qatlam odatda 50-300 mkm qalinlikda bo'lib, kislorod va azot kabi interstitsial elementlar bilan ifloslangan bo'lib, ular süneklik va charchoq qarshiligini sezilarli darajada kamaytiradi. Ochilmagan alfa holati charchoq muddatini 50% ga qisqartirishi mumkin va shuning uchun tizimli va charchoq{5}}muhim komponentlar uchun juda muhim muammo hisoblanadi.
Birlamchi olib tashlash usullari
Keyingi ishlov berish, payvandlash yoki xizmat ko'rsatishdan oldin sirt reaktsiyasi qatlami butunlay olib tashlanishi kerak. Davolash usullari uch toifaga bo'linadi: mexanik usullar, kimyoviy usullar va elektrokimyoviy usullar.
1. Mexanik usullar
Qum bilan tozalash (gritli portlash):Oq korund odatda titaniumli yuzalarni qumlash uchun ishlatiladi. Haddan tashqari issiqlik hosil bo'lishiga yo'l qo'ymaslik uchun -odatda 0,45 MPa-dan past bo'lgan portlatish bosimini diqqat bilan nazorat qilish kerak. Inyeksiya bosimi juda yuqori bo'lsa, abraziv zarralarning titan yuzasiga ta'siri kuchli uchqunlarni keltirib chiqaradi, bu esa sirt bilan reaksiyaga kirishishi va ikkilamchi ifloslanishni keltirib chiqarishi mumkin bo'lgan mahalliy harorat ko'tarilishiga olib keladi. Yopishqoq qum, sirt sinterlangan qatlamlar va qisman oksidli qatlamlarni olib tashlash uchun odatda 15-30 sekundgacha bo'lgan qumni tozalash muddati etarli. Biroq, faqat qum bilan ishlov berish reaktsiya qatlamini butunlay olib tashlay olmaydi; u kimyoviy tuzlashdan oldin-oldindan ishlov berish bosqichi sifatida xizmat qiladi.
Ishlov berish va silliqlash:Nozik silliqlash yoki tornalash odatda alfa korpus qatlamini va uning ostidagi taglik metallning boshqariladigan chuqurligini olib tashlash uchun mo'rtlashgan zonalarni yo'q qilish uchun ishlatiladi. Ta'sirlangan qatlamni to'liq yo'q qilishni ta'minlash uchun texnik xususiyatlar ko'pincha olib tashlashning minimal chuqurligini belgilaydi. Biroq, silliqlash ehtiyotkorlik bilan nazorat qilinishi kerak-ortiqcha bosim issiqlik hosil qiladi, bu esa alfa holatining yangi qatlamini yaratishi mumkin. Taşlama jarayoni nisbatan sekin va materialni tor chiziqlar bilan olib tashlaydi, ko'pincha butun sirt bo'ylab bir nechta o'tishni talab qiladi.
2. Kimyoviy usullar
Tuzlash (kislota bilan ishlov berish):Tuzlash - sirtni boshqa elementlar bilan ifloslantirmasdan, sirt reaksiya qatlamini butunlay olib tashlashning eng tez va samarali usuli. Odatda ikkita kislotali tizim ishlatiladi:
HF-HNO₃ tizimi:Bu tuzlash uchun afzal qilingan yechim. HF konsentratsiyasi odatda 3-5%, HNO₃ konsentratsiyasi esa 15-30% ni tashkil qiladi. HNO₃ titanning haddan tashqari erishi va vodorodning so'rilishini oldini olish uchun oksidlovchi vosita sifatida ishlaydi, shu bilan birga yorqin sirtni hosil qiladi. Bu tizim HF-HCl eritmalari bilan solishtirganda vodorodni singdirish qobiliyatiga ega, bu esa uni material uchun xavfsizroq qiladi.
HF-HCl tizimi:Tuzlash uchun samarali boʻlsa-da, bu tizim vodorodni kattaroq singdirish qobiliyatiga ega, bu vodorodning moʻrtlashishiga-titan qotishmalari uchun jiddiy tashvish tugʻdirishi mumkin. Shuning uchun u tanqidiy ilovalarda kamroq qo'llaniladi.
Kislota nisbati juda muhim: eritmalar odatda qotishma turiga qarab vodorod yutilishini minimallashtirish uchun HNO₃ ning HF ga (zaxira kislotalari sifatida) 5:1 dan 10:1 hajm foiz nisbatida saqlanadi. Qumlashdan so'ng, tuzlash titanium plitalari va novdalarning qolgan sirt reaksiya qatlamini butunlay olib tashlashi mumkin.
Kimyoviy frezalash:Kimyoviy frezalash, ishlov berish imkoni bo'lmagan hollarda, bir xil zarralarni olib tashlash, zarb qilingan buyumlarda alfa{0}}qozonlarni olib tashlash va sirtni tozalash uchun ishlatiladi. Jarayon qattiq nazorat ostida bo'lgan o't tezligi, vaqti, harorati va konsentratsiyasi bilan boshqariladigan kimyoviy o'tkazgichlarga qismlarni botirishni o'z ichiga oladi. Oshlamadan so'ng, qismlar haddan tashqari silliqlash yoki chuqurlashning oldini olish uchun neytrallanadi va yuviladi. Bu usul, ayniqsa, murakkab geometriyaga ega bo'lgan aerokosmik komponentlar uchun qimmatlidir.
Kimyoviy jilo:Kimyoviy parlatish uchun ma'lum nisbatlarda HF va HNO₃ aralashmasi ishlatilishi mumkin. HF titan metalini eritish va sirtni tekislash uchun qaytaruvchi vosita sifatida ishlaydi, HNO₃ (10% dan past konsentratsiyalarda) esa yorqin effekt hosil qilgan holda titanning haddan tashqari erishi va vodorodning so'rilishini oldini olish uchun oksidlovchi rol o'ynaydi. Jarayon yuqori konsentratsiya, past harorat va qisqa polishing vaqtini (1-2 daqiqa) talab qiladi. Bu usul, ayniqsa, titan protez ramkalari kabi murakkab tuzilmalar uchun juda mos keladi, chunki u qattiqlik yoki shakldan qat'i nazar, eritma bilan aloqa qiladigan barcha sirtlarni jilolaydi.
3. Elektrokimyoviy usullar
Elektrolitik jilo:Elektrokimyoviy yoki anodik erituvchi abraziv deb ham ataladigan bu usul past o'tkazuvchanlik va kuchli oksidlanish tendentsiyasi tufayli titan bilan bog'liq muammolarga duch keladi. An'anaviy suvli kislotali elektrolitlar (masalan, HF-H₃PO₄ yoki HF{2}}H₂SO₄) odatda samarasiz, chunki titanium anod kuchlanish qo'llanilganda darhol oksidlanadi va anodik eritmaning oldini oladi. Shu bilan birga, past kuchlanishdagi suvsiz xlorid elektrolitlari yaxshi polishing effektlarini ko'rsatdi, kichik namunalarda oyna pardasini ishlab chiqarishga qodir. Murakkab komponentlar uchun katod geometriyasini va qo'shimcha katod konfiguratsiyasini optimallashtirish uchun qo'shimcha tadqiqotlar talab etiladi.
Patentlangan elektrokimyoviy konditsionerlik:Muvaffaqiyatli elektrokimyoviy jarayon (MetCon tomonidan ishlab chiqilgan) an'anaviy silliqlash, ishlov berish va kislotali tozalashni past{0}}hosildorlik-yo'qotish elektrokimyoviy bosqichlari bilan almashtiradi. Bu jarayon aniq nazorat bilan alfa korpus qatlamini olib tashlash uchun xususiy elektrolit va noan'anaviy rektifikatsiyadan foydalanadi. Barcha materiallarni eng chuqur yoriq uchigacha olib tashlaydigan mexanik usullardan farqli o'laroq, elektrokimyoviy jarayon asosan yoriq qirralariga hujum qiladi, ularni tekislaydi va yumshatadi, shu bilan birga ko'proq quyma metallni saqlaydi. Jarayon har bir konditsioner bosqichida atigi 0,5-3% materialni olib tashlaydi, an'anaviy usullar uchun 3-7% bilan solishtirganda, tayyor mahsulot hosildorligini 10-20% yoki undan ko'proq yaxshilaydi. Ushbu yondashuv an'anaviy kislotali tuzlash bilan bog'liq xavfli chiqindilarni ham yo'q qiladi.
Jarayon ketma-ketligi va sifat nazorati
Yuzaki reaktsiya qatlamini to'liq olib tashlash uchun odatdagi jarayon ketma-ketligi:
Dastlabki mexanik ishlov berish:Yalpi sirt ifloslanishini va oksid shkalasini olib tashlash uchun qum bilan ishlov berish yoki silliqlash
Kimyoviy tozalash:Og'ir oksidli qatlamlar uchun eritilgan issiq gidroksidi tuzni tozalash yoki abraziv ishlov berish
Kislota tuzlash:HF-HNO₃ yechimi alfa-gif qatlamini butunlay olib tashlaydi
Yakuniy tekshirish:NASA PRC-5010 va ASTM B600 kabi spetsifikatsiyalar talab qilganidek, alfa holatini to'liq olib tashlashni tasdiqlash uchun vizual tekshirish va mikroqattiqlik sinovi
Tanqidiy mulohazalar
Vodorodning mo'rtlashishi:Titan va uning qotishmalari vodorodning mo'rtlashishiga moyil. Issiqlik bilan ishlov berish, tuzlash va kimyoviy frezalash paytida, vodorodning ortiqcha yig'ilishiga yo'l qo'ymaslik uchun ehtiyot bo'lish kerak. HF-HNO₃ tizimiga afzallik beriladi, chunki u boshqa kislotali tizimlarga nisbatan vodorodning yutilishini kamaytiradi.
Vakuumli issiqlik bilan ishlov berish:Tayyor qismlarga yakuniy issiqlik bilan ishlov berish ideal holda alfa hollari hosil bo'lishining oldini olish uchun vakuumda bajarilishi kerak. Agar vakuumli issiqlik bilan ishlov berilsa, oldindan ishlov berish yoki tuzlashdan qochish mumkin. Biroq, sirt tozaligi muhim-hatto barmoq izlari yoki yog 'qoldiqlari ham vakuumli atmosferalarda alfa holatining paydo bo'lishiga olib kelishi mumkin va tozalash vositalaridan xloridlar titanning korroziyali yorilishi bilan bog'liq.
Metallografik aniqlash:Sifatni ta'minlash uchun Kroll reaktivi (1-3% gidroflorik kislota va suvda 2-6% nitrat kislota) odatda umumiy mikro tuzilmani aniqlash uchun ishlatiladi. Alfa holatini aniqlash uchun Krollning etchidan keyin ammoniy biftorid eritmasi qo'llaniladi, u har qanday alfa holatidan tashqari butun namunani bo'yab, mo'rt qatlamni tekshirish uchun aniq ko'rinadigan qiladi.
