Veredelungsdienste für Titan
Als auf Titanteile spezialisierter Hersteller ist sich Wstitanium der Bedeutung von Veredelungsdienstleistungen für die Ausschöpfung des Leistungspotenzials von Titanmaterialien bewusst und bietet Ihnen hochwertige Lösungen zur Oberflächenbehandlung von Titanprodukten.
- ISO 9001:2015, ISO 13485 zertifiziert.
- 100 % Qualitätsprüfbericht
- Vom Prototyping bis zur Produktion
- Von der Produktion zur Perfektion
WSTITANIUM-Fabrik
Unsere leistungsstarken Einrichtungen
Maßgeschneiderte Lösungen für Titan-Veredelungsdienste
Wstitanium verfügt über umfassende Erfahrung und fortschrittliche Technologien in der Titanoberflächenbehandlung, darunter Sandstrahlen, Galvanisieren, Eloxieren, PVD, CVD, Beizen, Bläuen, Polieren, Nitrieren, Mikrolichtbogenoxidation usw., und bietet Ihnen maßgeschneiderte Lösungen. Jede Technik hat ihre eigenen Prinzipien, Prozessparameter und Anwendungsszenarien. Durch strenge Qualitätskontrollen stellen wir sicher, dass die Titan-Nachbearbeitungsdienstleistungen hervorragende Leistung und Qualität bieten.
Sandstrahlen
Wstitanium nutzt Druckluft, um Schleifmittel (wie Quarzsand, Korund usw.) mit hoher Geschwindigkeit aus einer Spritzpistole auf die Oberfläche von Titanprodukten zu sprühen. Der schnelle Aufprall des Schleifmittels entfernt Verunreinigungen, Oxide usw. von der Titanoberfläche und bildet eine mikroskopisch kleine Rauheitsstruktur. Für die allgemeine Oberflächenreinigung und das Aufrauen wird üblicherweise Quarzsand mit einer Partikelgröße von 80–120 Maschen verwendet. Für Anwendungen, die eine höhere Oberflächenrauheit und eine stärkere Aufprallwirkung erfordern, werden Schleifmittel mit höherer Härte wie Korund gewählt, deren Partikelgröße zwischen 40 und 80 Maschen liegen kann. Der Strahldruck liegt üblicherweise zwischen 0.4 und 0.8 MPa.
Nach dem Sandstrahlen wird die Titanoberfläche rau und gleichmäßig. Der Rauheitswert Ra kann zwischen 1.6 und 6.3 μm liegen. Dies verbessert die Haftfestigkeit zwischen der Oberfläche und nachfolgenden Beschichtungen oder anderen Behandlungsschichten. Gleichzeitig kann das Sandstrahlen mikroskopische Defekte auf der Oberfläche entfernen, die Ebenheit und das Finish der Oberfläche verbessern und eine gute Grundlage für die nachfolgende Oberflächenbehandlung schaffen.
Galvanotechnik
Galvanisieren ist ein Verfahren, bei dem mithilfe des Elektrolyseprinzips eine Schicht aus Metall oder Legierung auf der Oberfläche von Titan abgeschieden wird. Im Galvanisierungsbehälter dient das Titanprodukt als Kathode, das zu galvanisierende Metall als Anode, und der Elektrolyt enthält Ionen des zu galvanisierenden Metalls. Nach dem Anlegen der Spannung geben die Metallatome an der Anode Elektronen ab und gelangen in den Elektrolyten, während die Metallionen im Elektrolyten an der Kathode (Titanoberfläche) Elektronen aufnehmen und sich ablagern, um eine gleichmäßige Metallschicht zu bilden. Titan stellt Elektrolyte aus verschiedenen Komponenten her. Beispielsweise enthält der Elektrolyt bei der Vernickelung hauptsächlich Nickelsulfat, Nickelchlorid, Borsäure und andere Komponenten. Nickelsulfat liefert Nickelionen, Nickelchlorid erhöht die Leitfähigkeit und Borsäure wirkt als Puffer, um den pH-Wert des Elektrolyten stabil zu halten.
Durch Galvanisieren entsteht eine gleichmäßige und dichte Metallbeschichtung auf der Titanoberfläche. Die Dicke kann je nach Bedarf zwischen 0.5 und 5 μm eingestellt werden. Die Beschichtung verbessert nicht nur die Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und Leitfähigkeit von Titanprodukten, sondern verleiht ihnen auch dekorative Eigenschaften, um den unterschiedlichen Anforderungen verschiedener Kunden gerecht zu werden.
Passiviertes Titan
Mithilfe chemischer Methoden wird eine dichte Oxidschicht, die Passivierungsschicht, auf der Titanoberfläche gebildet. Häufig verwendete Passivatoren sind Salpetersäure, Kaliumdichromat und andere Lösungen, die durch chemische Reaktionen Oxide wie TiO₂ auf der Titanoberfläche erzeugen. Das Titanwerkstück wird in die Passivierungslösung getaucht, und die Temperatur wird üblicherweise auf 20–50 °C geregelt. Die Eintauchzeit beträgt je nach Konzentration der Passivierungslösung und den Anforderungen des Werkstücks 10–60 Minuten. Die elektrochemische Passivierung erfordert die Kontrolle von Parametern wie Elektrolytzusammensetzung, Temperatur, Stromdichte und Passivierungszeit. Beispielsweise kann in einem Schwefelsäure-Kaliumdichromat-Elektrolyten die Stromdichte auf 0.5–2 A/dm² geregelt werden, die Temperatur beträgt 30–40 °C und die Passivierungszeit beträgt 15–30 Minuten.
Durch Passivierung kann Titan wirksam vor äußeren korrosiven Medien isoliert und die Korrosionsbeständigkeit deutlich verbessert werden. In der chemischen Industrie, im Schiffsbau und anderen Bereichen.
Eloxieren
Titan wird als Anode verwendet und in einen speziellen Elektrolyten gegeben. Unter Einwirkung eines Gleichstromfelds findet an seiner Oberfläche eine Oxidationsreaktion statt, bei der sich ein poröser Oxidfilm bildet. Beispielsweise lautet die Anodenreaktion in einem Schwefelsäureelektrolyten Ti + 2H₂O – 4e⁻ = TiO₂ + 4H⁺, und das gebildete TiO₂ reichert sich unter Einwirkung eines elektrischen Felds allmählich an und bildet einen Oxidfilm. Es gibt verschiedene Arten von Elektrolyten, wie Schwefelsäure, Oxalsäure, Phosphorsäure usw. Am Beispiel eines Schwefelsäureelektrolyten beträgt die Konzentration in der Regel 15–25 %, die Temperatur 15–25 °C, die Spannung 10–30 V und die Oxidationszeit 20–60 Minuten. Durch Anpassung dieser Parameter lassen sich Dicke, Porosität und Mikrostruktur des Oxidfilms steuern.
Eloxieren bietet nicht nur eine gute Korrosionsbeständigkeit, sondern ermöglicht durch Anpassung der Parameter auch die Erzeugung unterschiedlicher Farben und schöner Verzierungen. Eloxieren wird häufig in der Architekturdekoration, bei Gehäusen elektronischer Produkte und in anderen Bereichen eingesetzt.
Mikrolichtbogenoxidation
Beim herkömmlichen Eloxieren wird mittels Mikroplasma-Entladung eine Schicht aus keramischem Oxidfilm auf der Titanoberfläche gebildet. Steigt die Spannung auf ein bestimmtes Niveau, entsteht im Elektrolyten eine Mikroplasma-Entladung. Die hohe Temperatur und der hohe Druck führen dazu, dass der Oxidfilm auf der Titanoberfläche schmilzt und sintert. Es bildet sich ein Keramikfilm aus Oxiden wie TiO₂. Zu den Parametern gehören Elektrolytzusammensetzung, Spannung, Frequenz und Einschaltdauer. Der Elektrolyt enthält üblicherweise Komponenten wie Silikate und Phosphate. Die Spannung liegt bei 300–600 V, die Frequenz bei 100–500 Hz, die Einschaltdauer bei 10–30 % und die Verarbeitungszeit bei 10–30 Minuten. Durch verschiedene Parameterkombinationen können Mikrolichtbogenoxidfilme mit unterschiedlichen Eigenschaften und Strukturen entstehen.
Mikrolichtbogenoxidation zeichnet sich durch hohe Härte, gute Verschleißfestigkeit und hohe Korrosionsbeständigkeit aus. In der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau usw. wird sie eingesetzt, um die Oberflächeneigenschaften von Titanlegierungsteilen zu verbessern und deren Lebensdauer zu verlängern. Beispielsweise sind die Titanlegierungsschaufeln von Flugzeugtriebwerken nach der Mikrolichtbogenoxidation wirksam gegen Gaserosion und Korrosion beständig.
Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD)
Die Zielverbindung wird im Vakuum durch physikalische Verfahren (z. B. Verdampfen, Sputtern usw.) verdampft und anschließend auf der Oberfläche des Titansubstrats zu einem dünnen Film abgeschieden. Beim Aufdampfen wird das Verdampfungsmaterial auf hohe Temperaturen erhitzt, um es zu verdampfen. Die verdampften Atome kondensieren zu einem Film auf der Oberfläche des Titansubstrats. Beim Sputtern wird das Zielmaterial mit energiereichen Ionen beschossen, wodurch die Zielatome herausgesputtert und auf dem Titansubstrat abgeschieden werden. Beim Aufdampfen müssen Parameter wie die Temperatur der Verdampfungsquelle und die Verdampfungsrate kontrolliert werden. Beispielsweise kann die Temperatur der Verdampfungsquelle 1500–2000 °C erreichen und der Vakuumgrad wird bei 10⁻³–10⁻⁵ Pa gehalten. Beim Sputtern einer Beschichtung müssen Sputterleistung, Sputtergasfluss, Target-Substrat-Abstand usw. angepasst werden. Die Sputterleistung liegt im Allgemeinen bei 1–5 kW, der Argongasfluss bei 20–50 sccm und der Target-Substrat-Abstand bei 5–10 cm.
PVD kann verschiedene Funktionsschichten auf der Titanoberfläche abscheiden. Beispielsweise weist Titannitrid (TiN) eine hohe Härte, Verschleißfestigkeit und gute dekorative Eigenschaften auf und wird häufig zur Werkzeugbeschichtung und zur dekorativen Oberflächenbehandlung eingesetzt. Titanoxid (TiO₂) hingegen hat photokatalytische Eigenschaften und kann zur selbstreinigenden Oberflächenbehandlung eingesetzt werden.
Chemische Gasphasenabscheidung (CVD)
Gasförmige Titanverbindungen (wie Titantetrachlorid TiCl₄) und Reaktionsgase (wie Wasserstoff H₂, Stickstoff N₂ usw.) werden bei hohen Temperaturen chemisch mit Katalysatoren reagiert, um einen festen Film auf der Oberfläche des Titansubstrats abzuscheiden. Beispielsweise reagiert TiCl₄ bei hohen Temperaturen mit H₂ und N₂ zu einem TiN-Film. Die Reaktionsformel lautet: TiCl₄ + 2H₂ + N₂ = TiN + 4HCl. Parameter wie Reaktionstemperatur, Gasflussrate und Reaktionszeit spielen eine Rolle. Die Reaktionstemperatur beträgt in der Regel 800–1200 °C, die Gasflussrate wird entsprechend den Reaktionsanforderungen präzise gesteuert, und die Reaktionszeit beträgt 30–120 Minuten. Durch Anpassung dieser Parameter lassen sich Wachstumsrate, Zusammensetzung und Struktur des Films steuern.
CVD ermöglicht die Herstellung hochwertiger Funktionsfilme. Der Film weist eine starke Bindungskraft zum Titansubstrat auf und eignet sich für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Filmleistung, beispielsweise für die Herstellung von Titanmetallisierungsfilmen in der Halbleiterfertigung und den Oberflächenschutz von Titanlegierungsteilen in Umgebungen mit hohen Temperaturen und hoher Korrosion.
Beizen
Beim Beizen wird eine Säurelösung chemisch mit Oxiden und Verunreinigungen auf der Titanoberfläche reagiert, um diese aufzulösen und zu entfernen. Dadurch wird die Oberfläche gereinigt und aktiviert. Zu den häufig verwendeten Beizlösungen gehören Mischlösungen aus Flusssäure, Salpetersäure, Schwefelsäure usw. Flusssäure löst die Oxidschicht auf der Titanoberfläche effektiv auf, Salpetersäure dient der Oxidation und unterstützt die Auflösung, und Schwefelsäure reguliert den Säuregrad und die Leitfähigkeit der Lösung. Während des Beizprozesses reagiert die Beizlösung mit der Oxidschicht auf der Titanoberfläche wie folgt: TiO₂ + 6HF = H₂[TiF₆] + 2H₂O, wodurch die Oxidschicht aufgelöst und entfernt wird.
Nach dem Beizen werden Verunreinigungen und Oxidschichten auf der Titanoberfläche vollständig entfernt. Die Oberfläche weist einen metallischen Glanz auf, wodurch Reinigung und Aktivierung erreicht werden. Die Oberflächenrauheit nach dem Beizen verbessert sich, was die Haftung nachfolgender Beschichtungen oder Behandlungsschichten begünstigt und gleichzeitig die Korrosionsbeständigkeit und das Erscheinungsbild von Titanprodukten verbessert.
Blaues Backen
Blaubrennen ist die Oxidationsbehandlung von Titan in einer oxidationsmittelhaltigen Lösung, um auf der Titanoberfläche eine blaue oder schwarze Oxidschicht zu bilden. Beim Blaubrennen von Titan werden üblicherweise alkalische Lösungen verwendet, beispielsweise Lösungen mit Natriumhydroxid, Natriumnitrit und anderen Inhaltsstoffen. Unter Erhitzung reagiert die Titanoberfläche mit dem Oxidationsmittel in der Lösung und bildet eine Oxidschicht, die hauptsächlich aus Trititantetraoxid (Ti₃O₄) besteht. Die Natriumhydroxidkonzentration in der Blaubrennlösung liegt üblicherweise zwischen 50 und 100 g/l, die Natriumnitritkonzentration zwischen 20 und 50 g/l. Die Blaubrenntemperatur wird üblicherweise zwischen 130 und 150 °C geregelt.
Nach dem Blaubrennen bildet sich auf der Titanoberfläche eine etwa 0.5–2 μm dicke Oxidschicht mit gleichmäßiger Farbe und guten dekorativen Eigenschaften. Gleichzeitig isoliert die Oxidschicht das Titansubstrat effektiv von der äußeren Umgebung und verbessert dessen Korrosions- und Verschleißfestigkeit.
Nitrieren
Nitrieren ist der Prozess, bei dem Stickstoffatome in die Titanoberfläche eindringen und so eine stickstoffreiche, gehärtete Schicht bilden. Titan wird hauptsächlich durch zwei Verfahren hergestellt: Gasnitrieren und Ionennitrieren. Beim Gasnitrieren wird das Titanprodukt in einen geschlossenen Ofen gegeben, der stickstoffhaltige Gase wie Ammoniak bei einer bestimmten Temperatur enthält. Die bei der Zersetzung des Ammoniaks entstehenden aktiven Stickstoffatome werden von der Titanoberfläche absorbiert und diffundieren nach innen, wodurch eine Verbundschicht wie Titannitrid (TiN) entsteht. Beim Ionennitrieren wird das stickstoffhaltige Gas durch Glimmentladung im Niedervakuum ionisiert. Die Stickstoffionen werden beschleunigt und bombardieren unter Einwirkung eines elektrischen Felds die Titanoberfläche. Die Stickstoffatome dringen in die Titanoberfläche ein und diffundieren dort, wodurch eine Nitrierschicht entsteht.
Nach der Nitrierung bildet sich auf der Titanoberfläche eine Nitrierschicht mit hoher Härte und guter Verschleißfestigkeit. Die Dicke beträgt in der Regel 0.1–0.5 mm. Die Härte der Nitrierschicht kann 1500–2500 HV erreichen, was die Verschleißfestigkeit und Lebensdauer von Titanprodukten deutlich verbessert und gleichzeitig deren Korrosionsbeständigkeit erhöht.
Fazit
Als führender Hersteller von Titan ist sich Wstitanium des enormen Potenzials von Titan bewusst und weiß, dass die Oberflächenbehandlung der Schlüssel zur Entfaltung seines vollen Potenzials ist. Obwohl der ursprüngliche Oberflächenzustand von Titan bestimmte grundlegende Eigenschaften aufweist, genügt er den heutigen vielfältigen und hochpräzisen Anwendungsanforderungen bei weitem nicht. Durch geeignete Oberflächenbehandlungsverfahren wie Nitrieren und Mikrolichtbogenoxidation kann auf der Titanoberfläche eine sehr harte Verstärkungsschicht gebildet werden. Dadurch werden Titanprodukte widerstandsfähiger gegen Reibung, Verschleiß und Ermüdungsbelastungen. In den Betriebsumgebungen mit hohen Temperaturen, hohem Druck und hohen Geschwindigkeiten von Flugzeugtriebwerken können nitrierte Schaufeln und Zahnräder aus Titanlegierungen lange Zeit stabil arbeiten, was die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Triebwerks erheblich verbessert.
