Титанирование

ЧТО ТАКОЕ ТИТАНИРОВАНИЕ

Это нанесение на поверхность металлических и неметаллических изделий покрытий из титана или диффузионное насыщение поверхности титаном. Повышает коррозионную стойкость изделий из железоуглеродистых сплавов, латуни, цинка и др. металлов и сплавов. По отношению к железу титан является катодом и при незначительной пористости покрытия эффективно защищает сталь.

Пористость титановых покрытий зависит от предварительной обработки поверхности и условий осаждения. При прочих равных условиях она уменьшается с ростом толщины покрытия.

Процесс нанесения слоя титана

Титанирование осуществляют термическим испарением, диффузионным насыщением, газопламенным и плазменным напылением, термодиссоционным методом, электролитическим осаждением или плакированием. Термическое испарение титана в вакууме — наиболее часто используемый метод.

Этим методом титановые покрытия значительной толщины (десятки и сотни микрометров) наносят на полосовую сталь и изделия различной конфигурации при сравнительно низкой т-ре поверхности (~ 500° С). Для получения покрытия титан нагревают в вакууме (10    — 10 мм рт. ст.) до т-ры, обеспечивающей интенсивное его испарение (~ 1900° С), после чего он осаждается на подогретую поверхность в виде однородного кристаллического слоя (см. также Вакуумные покрытия).

На полированной стали такой слой представляет собой зеркальное декоративное покрытие, поверхность которого при небольшой толщине почти полностью повторяет ее рельеф. Термическое   испарение   титана  в вакууме позволяет осуществлять непрерывное Т. полосовой стали.

В агрегатах   вакуумной   металлизации стальную  полосу  после  предварительной  подготовки  подают  через шлюзовое устройство в вакуумную камеру, где осуществляется электроннолучевое испарение титана. Через другое шлюзовое устройство металлизированную    полосу выводят из камеры. Скорость нанесения покрытия достигает 10 м км /сек,  что дает возможность использовать высокие скорости движения стальной полосы   (до   10  м/сек).

Прочность покрытия

Прочность сцепления титановых покрытий со сталью 1—4 кгс/мм2. Покрытия малопористы, стойки против коррозии. На стали с титановым  покрытием толщиной  20—30  мкм  нет  следов коррозионного   разрушения   после шестимесячного нахождения в 3 % -ном растворе поваренной соли. Термическим испарением в вакууме титан наносят и на неметаллические изделия.

Насыщение    поверхности стали титаном осуществляется диффузией из титанового порошка или сублимацией    титана    в    вакууме (10-4—5 х 10 -5 мм рт. ст.) с последующей диффузией атомов титана в сталь  при т-ре  900—1000° С. Скорость   создания   покрытия   15—50 мкм/ч. Применение скоростного нагрева позволяет интенсифицировать процесс и получать титановые слои толщиной 40—150 мкм за 5—15 мин со значительной (до 80%) концентрацией титана на поверхности.

Полученная таким способом титаниро-ванная сталь обладает значительно большей коррозионной стойкостью, чем углеродистые  и нержавеющие стали, и в некоторых средах не уступает в этом отношении титана сплавам.

Термо напыление титана

При газопламенном и плазменном напылении используют тепло газового пламени или плазмы: частицы напыляемого материала разогревают до плавления или близкого к этому состояния, после чего струей газа распыляют их на поверхности, получая слои чистого титана или соединений (ТiO₂, TiN, TiC, TiB₂, TiSi₂), обладающие достаточной твердостью, жаростойкостью и износостойкостью при высокой т-ре. Термодиссоционный метод заключается в термическом разложении галогвнидов титана и диффузионном насыщения титаном поверхности изделий при т-ре 1100— 1500° С.

Коррозионная    стойкость термодиссоционных   титановых   покрытий выше, чем гальванических никелевых, кадмиевых и цинковых покрытий большей (в 5—10 раз) толщины. Метод Т. электролитическим осаждением из расплавов неорганических солей титана и спиртовых растворов применяют редко, поскольку он малопроизводителен и приводит к образованию хрупких промежуточных слоев. Не получило широкого применения (в основном из-за ухудшения мех. св-в стали и большого расхода титана) и плакирование — совместная прокатка листовой стали и титана при т-ре 1000° С в среде инертного газа, в вакууме или с прослойкой из магниевой стружки.

Применение

Биологическая  инертность  и  высокая коррозионная стойкость титана обусловливают    целесообразность    титанирования жести для консервной тары. Титаном металлизуют  поверхность  теплообменных аппаратов, чтобы повысить интенсивность теплоотдачи.

Сталь с вакуумным   титановым   покрытием применяют вместо массивного титана   и   биметаллического  материала сталь — титан, полученного плакированием. Титановые покрытия толщиной 12—38 мкм наносят в узлах конструкций, чтобы устранить контактную коррозию между титановыми и стальными изделиями.

Лит.: Ройх И. Л., Колтунова Л, Н. Защитные вакуумные покрытия на стали. М.

Статья на тему Титанирование