2. Keskkonnakontroll: lokaalsete korrosioonikäivitajate kõrvaldamine
2.1 Raua saastumine ja vesiniku rabestumise vältimine
Raua saastumine on üks salakavalamaid{0}}ja ennetatavamaid-titaani lagunemise põhjuseid. Kui rauaosakesed satuvad valmistamise, käsitsemise või hoolduse käigus titaanpindadesse, moodustub galvaaniline paar. Teatud pH-tingimuste ja galvaanilise korrosiooni stsenaariumi korral üle 75 kraadi (165 kraadi F) juhib see paar titaanmaatriksisse aatomi vesiniku, moodustades rabedaid hüdriidifaase, mis vähendavad oluliselt plastilisust.
Uuringud kinnitavad, et vesiniku neeldumine algab siis, kui titaanpindadele jääb raua/nikli saaste. Kui vesinikusisaldus ületab 500 ppm, võivad komponendid koormuse all puruneda. Täielik ennetamine nõuab rauasaaste eemaldamist lämmastikhappega peitsimise teel enne katlakivi konditsioneerimist.
Kriitilised kontrollimeetmed:
- Spetsiaalsed roostevabast terasest või vase{0}}sulamitest tööriistad igasuguseks titaani käitlemiseks-süsinikterasest kokkupuutel on rangelt keelatud
- Eraldatud tootmisalad, mis takistavad{0}}süsinikterasest lihvimistolmuga ristsaastumist
- Lämmastikhappe passiveerimine (20–40% HNO₃) pinna puhastamiseks enne keevitamist või kuumtöötlust
- Keevisõmbluse järgne puhastus-inertgaasi kaitsekilpidega, et vältida oksüdatsiooni-indutseeritud saastumist
Valmistamise ja remondi puhtus on titaani hüdriidimise vältimiseks endiselt ülioluline. Hüdriidimisreaktsioon võib jätkuda kuni täieliku elastsuse kadumiseni ja mis tahes mööduv pinge võib mõjutatud komponendid puruneda -olgu see protsessihäiretest või hooldustööde käigus.
2.2 Pragude korrosiooni juhtimine kloriiditeenuses
Praokorrosioon ilmneb kitsastes lünkades, mis on omane konstruktsioonikonstruktsioonile-äärikühendustele, tihendipindadele, toru---toru lehtede laiendustele ja poltliidetele-või titaanpindu katvate katlakivide all. Kui varased uuringud näitasid, et titaan on merevees pragukorrosioonile vastupidav, siis hilisemad uuringud kinnitasid, et kõrge -temperatuuri kloriidkeskkond (nt merevee soojusvahetid) ja märg kloorgaasikeskkond võivad tõepoolest põhjustada pragude rünnaku.
Titaani pragude korrosioonitundlikkus järgib järjestust Cl⁻ > Br⁻ > I⁻-Kloriidikeskkonnas on kõrgeim risk, vastupidiselt titaani punktkorrosioonikäitumisele. Lisaks on titaani ja mitte-metalliliste materjalide (PTFE, asbest) vahele tekkinud praod tundlikumad kui titaani---liidesed. Inkubatsiooniperioodi jooksul nihutab hapnikuvaegus pilus katoodreaktsioone väljastpoolt, samal ajal kui anoodne lahustumine toimub sisemiselt; kloriidiioonid migreeruvad laengutasakaalu säilitamiseks sissepoole ja titaanioonide hüdrolüüs alandab pH-, mis võib langeda alla 1, kiirendades passiivse kile lagunemist.
Leevendusprotokoll:
- PTFE{0}}vooderdatud või mitte-metallist komposiittihendid stabiliseerivad kohalikku elektrokeemilist keskkonda ja vähendavad pragude korrosiooni tõenäosust
- Minimeerige ääriku esiosa vahed täppistöötlusega (pinna karedus Ra 3,2 μm või väiksem)
- Kui töötemperatuur ületab 60 kraadi kloriid{1}}laagrite töös, määrake pragude korrosioonikindluse suurendamiseks TA10 (Ti-0,3Mo-0,8Ni).
- Perioodiline lahtivõtmine ja tihenduspindade kontrollimine kavandatud pöörde ajal{0}}eemaldage valged TiO₂ ladestused, mis viitavad aktiivsele pragude rünnakule
3. Pinnaehitus: kõvaduse suurendamine ja kulumise vähendamine
Titaani suhteliselt madal pinna kõvadus (ligikaudu 250–350 HV lõõmutatud kaubanduslikult puhaste klasside puhul) piirab selle jõudlust abrasiivse kulumise, määrdumise ja libiseva kokkupuute korral. Pinna modifitseerimise tehnoloogiad lahendavad selle piirangu ilma substraadi mehaanilisi omadusi kahjustamata.
3.1 Plasma nitreerimine kulumiskindluse tagamiseks
Plasma nitreerimine moodustab titaanpindadele kõvad TiN ja Ti₂N ühendikihid, parandades märkimisväärselt kulumiskindlust. TA7 titaanisulami plasma puhul, mida on nitriditud 800 kraadi juures 10 tundi, ulatub nitriditud kihi paksus ligikaudu 5 μm-ni, pinna kõvadus on 1183,6 HV0,05-2,6 korda kõrgem kui nitreerimata substraadi kõvadus. Veelgi olulisem on see, et kulumismäär väheneb töötlemata materjaliga võrreldes üle 99,3%.
Madala temperatuuriga kaareplasma nitridimine 500 kraadi juures 400 V eelpinge ja 1,5 Pa töörõhuga tekitab tihedad TiN ja Ti₂N kihid. Optimaalne kulumiskindlus saavutatakse protsessigaasi segus lämmastiku{5}}vesiniku suhtega 2:1. See tehnoloogia parandab TC4 (Ti-6Al-4V) pinnaomadusi ilma maatriksi mikrostruktuuri või üldisi mehaanilisi omadusi muutmata, mis pikendab ohutuid tööpiire kosmose- ja meretehnika rakendustes.
3.2 Anoodoksüdatsioon korrosioonitõkke taastamiseks
Anodeerimine tekitab titaanpindadele kontrollitud TiO₂-kile, mille paksust reguleerib täpselt rakendatav alalispinge{0}}tavaliselt 10–100 volti. Oksiidkiht kasvab otse mitteväärismetallist aatomi-tasandi sideme kaudu, välistades pealekantavate katetega seotud delaminatsiooniriskid. Kile paksus määrab iseloomulikud interferentsivärvid:
| Pinge (V) | Värv | Ligikaudne oksiidi paksus |
| 15 | Pronks | 30 - 50 nm |
| 25 | Lilla | 50 - 70 nm |
| 40 | Sinine | 70 - 90 nm |
| 70 | Kuldne | 100 - 120 nm |
| 90 | Roosa/magenta | 120 - 150 nm |
Anodeerimine teenib nii esteetilisi kui ka funktsionaalseid eesmärke. Hooldusrakenduste puhul regenereerib anoodoksüdatsioon titaanpindadel passiivse kile, millel on värvimuutus või varajases staadiumis korrosioon. Protsess taastab täieliku korrosioonikindluse, ilma et oleks vaja komponente välja vahetada. TiO₂ kile kõvadus on vahemikus HV 300–500 madalam kui nitreeritud pinnad, kuid piisav üldiseks keemiliseks hoolduseks, kus abrasiivne kulumine on minimaalne.
Jätkub...
