任何材料都有它的優(yōu)缺點(diǎn),為了進(jìn)一步達(dá)到提高鈦合金耐蝕性、耐磨性、抗微動(dòng)磨損性、高溫抗氧化性等目的,對(duì)鈦合金進(jìn)行表面處理是進(jìn)一步擴(kuò)大鈦合金使用范圍的有效途徑,可以這么說目前對(duì)金屬的表面處理方法幾乎全部應(yīng)用到了鈦合金的表面處理上,包括金屬電鍍、化學(xué)鍍、熱擴(kuò)散、陽極氧化、熱噴涂、低壓離子工藝、電子和激光的表面合金化、非平衡磁控濺射鍍膜、離子氮化、PVD法制膜、離子鍍膜、納米技術(shù)等等?？傮w來看在鈦合金表面形成TiO、TiN、TiC滲鍍層及TiAlN多層納米膜仍然是重點(diǎn)。

電鍍:在鈦合金表面鍍鎳、鍍硬鉻、鍍銀等。鍍銀目的是提高鈦合金的導(dǎo)電性和釬焊性。鈦合金基體上有一層致密的氧化物薄膜,電鍍不易進(jìn)行,所以電鍍前必須對(duì)鈦合金表面進(jìn)行預(yù)處理。

交流微弧氧化:微弧氧化(MAO)是一項(xiàng)在金屬表面生長氧化物陶瓷膜的新技術(shù)。它從陽極氧化發(fā)展而來,但它施加了幾百伏的高壓,突破了陽極氧化對(duì)電壓的限制。該技術(shù)通過微弧放電區(qū)瞬間高溫高壓燒結(jié)直接把基體金屬變成氧化物陶瓷,并獲得較厚的氧化物膜。對(duì)鈦合金表面微弧氧化膜,獲得膜的硬度高并與金屬基體結(jié)合良好。改善了鈦合金表面的抗磨損、抗腐蝕、耐熱沖擊及絕緣等性能,在許多領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。

表面氧化處理:一般鈦和鈦合金較之常用的生物體用合金CoCr合金和316L不銹鋼的耐磨性都較差,而且所產(chǎn)生的磨損粉在生物體內(nèi)都有可能產(chǎn)生不良影響。因此,新開發(fā)的一些生物體用鈦合金在生物體內(nèi)使用之前往往都要采取適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?以提高其抗磨性。為此,日本豐橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)和大同特殊鋼公司研究了一種新開發(fā)的生物體用β型鈦合金Ti29Nb13Ta46Zr(簡稱TNTZ合金),采取表面氧化處理提高其表面耐磨性。

離子注入:離子注入與其它表面處理技術(shù)

相比顯示了諸多優(yōu)點(diǎn),與物理或化學(xué)氣相沉積相比,主要優(yōu)點(diǎn)在:①膜與基體結(jié)合好,抗機(jī)械、化學(xué)作用不剝落能力強(qiáng);②注入過程不要求升高基體溫度,從而可保持工件幾何精度;③工藝重復(fù)性好等。許多研究者報(bào)道了氮離子注入對(duì)Ti6Al4V合金表面成分、組織結(jié)構(gòu)、硬度及摩擦學(xué)性能有良好改善效果。

TiC也是超硬相,故鈦合金經(jīng)離子注入碳也同樣可以強(qiáng)化鈦合金表面。但是由于等離子體基離子注入并非連續(xù)過程,施加每一負(fù)脈沖電位時(shí),隨著脈沖電位由零下降至谷值,再回升至零,發(fā)生著濺射和注入兩個(gè)過程。如果等離子體中含有金屬或碳離子時(shí),在脈沖電位為零時(shí),在一定條件下還會(huì)在表面形成單一碳沉積層,在一定脈沖電壓(10~30kV)作用下,該單一碳層的結(jié)構(gòu)為類金剛石碳(DLC)。從而可以獲得比注氮層摩擦系數(shù)更低,耐磨性更好的表面改性層。表面單一碳層經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定其為DLC膜。經(jīng)這樣處理的鈦合金,表面硬度提高4倍,在同種材料構(gòu)成摩擦副,干摩擦條件下,摩擦系數(shù)由0·4下降至0·1,耐磨性較未離子注入的提高30倍以上。