בדרך כלל, עיבוד ניקל ללא חשמל הופך אותו למצוין בהשגת קשר טוב לטיטניום, מה שהופך אותו לשימוש נרחב לציפוי טיטניום כציפוי ראשוני. למרות שאינן משמשות כשכבות ראשוניות למתכת על גבי טיטניום, נחושת, זהב וכסף משמשות כגימורי ציפוי עוקבים המצופים על שכבת הניקל. ציפוי על טיטניום מציע כמעט את אותה עמידות בפני קורוזיה כמו פלטינה. לא רק את זה, אלא שהוא גם מגביל את ההשפעות השליליות של יסודות כימיים כמו חומצה הידרוכלורית (HCL), גז כלור (Cl2) וחומצות אורגניות רבות.
שימושים לציפוי על טיטניום
השימוש בטיטניום גדל ללא הפסקה במהלך חצי המאה הבאה. עם אינספור יישומי תעשייה וייצור, הנה הדוגמאות העיקריות.
תעופה וחלל
עם שימוש נרחב עבור קל משקלו, ניתן למצוא טיטניום בכמה סוגים שונים של מטוסים. בעיקרו של דבר, המתכת מגדילה את האווירודינמיקה של המטוס ומשפרת את יעילות הדלק. מלבד זאת, לטיטניום יש גם עייפות מצוינת ועמידות מצוינת בפני סדקים וקורוזיה. יתר על כן, הוא יכול גם לעמוד בטמפרטורות גבוהות. מלבד מטוסים, טיטניום משמש לפיתוח וייצור טילים וחלליות, כפי שהוזכר קודם לכן.
ימי
העמידות של טיטניום בפני קורוזיה ממי ים הופכת אותו לבחירה תכופה ליישומים ימיים ולייצור חלקים המשמשים ביישומים ימיים. דוגמה ליישום זה היא ייצור מכשירים תת ימיים, כגון מצלמות מעקב על סירות וצוללות.
תכשיט
התכונות הפיזיקליות של טיטניום, כולל עמידות, קל משקל ועמידות בפני קורוזיה, הופכות אותו לבחירה הנבחרת לעתים קרובות לייצור תכשיטי מעצבים וכיסויי שעונים. מכיוון שניתן לצבוע טיטניום ללא מאמץ, הוא נפוץ בפריטי תכשיטים קטנים יותר כמו פירסינג בגוף.
רְפוּאִי
מפרקי הכדור והשקע המשמשים להחלפת ירכיים דורשים חוזק קל וטוב, ללא ספק המושג באמצעות טיטניום. המתכת היא אחד החומרים הביולוגיים הבודדים, מה שהופך את הטיטניום ללא רעיל ולא מסוכן לגוף האדם. טיטניום משמש גם לייצור קביים, כסאות גלגלים ומכשירי ניתוח.
רכב
התכונות האווירודינמיות, קלות המשקל והעל-חוזק של טיטניום, יחד עם הסגסוגות שלו, הופכות אותן לאידיאליות לייצור חלקי רכב, כגון מרכבי מרוץ ואלמנטים אחרים.
צורך בציפוי טיטניום
טיטניום היא מתכת מצוינת עם תכונות יוצאות דופן אידיאליות לייצור מספר חלקים ויישומים תעשייתיים. עם זאת, ישנן מספר סיבות לציפוי על טיטניום וסגסוגותיו. ציפוי, באופן כללי, ישפר עוד יותר את התכונות שכבר קיימות בטיטניום, ובכך ישפר עוד יותר את הגימור המתכתי ואת יכולת המתכת לעמוד בפני עייפות פני השטח, התכווצויות ותכונות נגד התכתשות. ציפוי על טיטניום מגביר עוד יותר את עמידות בפני קורוזיה בסביבות חמות וחומצות. יתר על כן, הוא יכול להגדיל ולהקטין מוליכות חשמלית, להוסיף סיכה, לשקף חום ולתקן או לשנות גודל של יישומים.
בעיות עם ציפוי על טיטניום
תהליך הציפוי בטיטניום נחשב מזמן לתהליך מסובך עד מושלם, אם לא בלתי אפשרי לחלוטין. הסיבה לכך היא שטיטניום נשאר מתכת מגיבה מאוד. טיטניום למעשה מגיב עם חמצן המיוצר בתהליך הציפוי ליצירת סרט פסיבי על המצע. סרט זה פועל כמכשול בהדבקה של ציפוי המתכת במהלך הציפוי, מה שהופך את התהליך ללא יעיל. הפתרון הוא לבחור את תהליך הציפוי כדי לקדם את ציפוי המתכת והדבקת המצע. יש למגר את התחמוצת המקומית, ולבודד אותה משאר תהליך הציפוי. ללא ספק, ניתן להשיג זאת רק על ידי העסקת חברת ציפוי על טיטניום כדי להשיג כל אחת מהיעדים הללו בצורה יעילה וחסכונית.
טיפים להכנת משטח
התהליך הראשוני ביותר הוא הכנת משטח מצע הטיטניום כראוי. ניתן להשתמש במספר שיטות לתהליך הכנת פני השטח, הכולל בדרך כלל:
- שיטות קונבנציונליות כמו שחיקה, הסרת שומנים באדים, פיצוץ וניקוי אלקליין.
- הפעלה באמצעות תחריט אלקטרוכימי, ללא יישום טיפול בחום.
- הפעלה באמצעות התזת נוזל שוחקת.
תהליכים אלה מעשיים וישימים למתכת טיטניום ולמספר סגסוגות טיטניום. יתרה מכך, תהליכים אלו עומדים גם בדרישות התאימות על ידי עמידה בסטנדרטים שנקבעו על ידי ASTM (החברה האמריקאית לבדיקות וחומרים) הבינלאומית במונחים של קידום הידבקות תוך ציפוי מתכות שונות על טיטניום.
ציפוי ניקל על טיטניום
ניקל הוא אחד החומרים הנפוצים יותר לציפוי על טיטניום בשל שיעור ההצלחה הגבוה שלו. הודות לציפוי ניקל, הטיטניום שמתחתיו הופך עמיד יותר בפני קורוזיה ופחות סביר להתבלות. התהליך, באופן כללי, מכיל את השלבים הבאים:
- השתמש בממס להפחתת השומן על המצע.
- השתמשו במשחת אבקת פומיס כדי לקרצף את פני השטח במים.
- נקה את המצע ביסודיות עם חומר ניקוי אלקליין.
- שטפו את המצע על ידי השקעתו לתמיסה של 500 מ"ל HCL עם 500 מ"ל מים.
- שטפו היטב את המצע על ידי טבילתו בתמיסה של 120 מ"ל חומצה הידרופלואורית (48%), 400 מ"ל חומצה חנקתית וליטר מים.
- שוב, שטפו היטב בתמיסה של 130 מ"ל חומצה הידרופלואורית (70%), 830 מ"ל חומצה אצטית ו-40 מ"ל מים לטיפול אנודי.
- יש לשטוף את המצע תוך החלת צפיפות זרם של 15-30ASF בטמפרטורת החדר.
- כעת יש לשטוף היטב את המצע באמבט ציפוי ניקל סולפאמט המכיל טמפרטורת שמירה של 145°F וצפיפות זרם חשמלי של 1000 ASF.
- טיפול בחום באווירה הכוללת גז אינרטי ב-480 מעלות צלזיוס למשך שעתיים להגברת ההידבקות בין טיטניום וניקל.
ציפוי ניקל ללא אלקטרו כציפוי תחתון
ציפוי ניקל ללא אלקטרו היא שיטה נוספת, המשמשת לעתים קרובות לציפוי ניקל על טיטניום. כפי שהשם מרמז, בציפוי ללא חשמל, בניגוד לציפוי, לא מערבבים זרם חשמלי באמבט הציפוי. בהחלפת הזרם, אתה משתמש בתגובה כימית אוטוקטליטית שבה אתה מפקיד סגסוגת של ניקל-זרחן על פני המצע.
ציפוי ניקל ללא אלקטרו מוכיח יתרון על פני ציפוי אלקטרו, מכיוון שהוא מספק אחידות טובה יותר בעובי וציפוי אחיד. כאשר טיטניום נחשב כמצע, ציפוי ניקל ללא חשמל בדרך כלל אינו משמש עבור שכבת הגמר על טיטניום. במקום להיות שכבת הגמר, הוא משמש כציפוי בסיס למתכות אחרות כדי להגביר את חוזק ההדבקה שלהן. יתרונות חשובים נוספים של ציפוי ניקל ללא חשמל על טיטניום כוללים מוליכות תרמית טובה יותר, הלחמה והלחמה משופרים וחמצון מוגבר בטמפרטורה גבוהה.
ציפוי זהב על טיטניום
זהב משמש לעתים רחוקות כחומר ציפוי לטיטניום כדי לשפר את המראה והמראה החיצוני של המצע. עם זאת, בשל עלות הזהב גבוהה יחסית, רק שכבה דקה ממנו משמשת לציפוי משטח הטיטניום. כדי להצליח בציפוי זהב על טיטניום, ראשית, עליך להסיר את הטיטניום דו חמצני לחלוטין ולאחר מכן להתחיל בתהליך הציפוי כדי להבטיח ציפוי אחיד, אחיד ורציף על כל פני השטח של הטיטניום. בעיה כללית עם ציפוי זהב על גבי טיטניום. הוא היווצרות של פגמים ופגמים משטחים קלים. אלה עשויים לכלול סדקים או חורים היוצרים את פני המצע. אבל שוב, ניתן לפתור בעיה זו על ידי ציפוי תחילה של הטיטניום באמצעות ציפוי ניקל ללא אלקטרו ולאחר מכן מריחת הזהב באמצעות ציפוי אלקטרוני מעליו.
ציפוי זהב על טיטניום לא נעשה רק באמצעות השקעת אלקטרו. עם זאת, קיימות גם כמה שיטות אחרות. לדוגמה, עקירה כימית היא תהליך בשימוש תכוף בתעשיית התכשיטים. בתזוזה כימית, יסוד מחליף מיקום עם יסוד אחר של תרכובת במהלך תגובה כימית. באופן דומה, עקירה כימית מתרחשת בציפוי זהב. כאשר טיטניום נשמר בתמיסה המכילה יוני זהב, יוני הזהב מתחילים לעקור את יוני הטיטניום וליצור שכבת זהב על פני הטיטניום.
האמבטיה המשמשת לעטוף את הטיטניום במהלך עקירה כימית מורכבת מ:
- יוני פלואוריד להמסת תחמוצת הטיטניום (כבר קיימת כשכבה על הטיטניום).
- יוני זהב חד ערכיים ליצירת ציפוי על הטיטניום.
- יוני ציטראט לקומפלקס של הזהב החד ערכי.
יתר על כן, יוני מימן מתווספים לאצווה כדי לרכוש את המצב החומצי המועדף, וניתן ליישם יוני טונגסטן גם כדי לשמר את המנה.
הכמות האידיאלית של כל חומר שהוזכר לעיל רשומה להלן. נניח שהאמבטיה מוכנה ומיושמת לפי מפרטים אלו. במקרה זה, הוא יפיק ציפוי אחיד ללא תקלות על פני המצע.
- זהב חד ערכי: 25 גרם/ליטר
- ציטראט: 50 גרם/ליטר
- פלואוריד: 10-20 גרם/ליטר
- מימן: כמות מספיקה לקבלת רמת pH של 5-6
ציפוי נחושת על טיטניום
להגברת המוליכות החשמלית של טיטניום, ניתן לצפוי מעליו נחושת. כמו ציפוי זהב על טיטניום, כדי להימנע מלקבל ציפוי מחורבן או פגמים בשכבה, מומלץ ליצור תחילה ציפוי ניקל ללא חשמל מעל הטיטניום. כדי לשפר עוד יותר את התוצאה של המעיל, יש צורך גם להסיר את שכבת תחמוצות הטיטניום שכבר נמצאת על פני הטיטניום. התהליך הנפוץ לציפוי נחושת על טיטניום הוא כדלקמן:
- השתמש בממס כדי להסיר שומן, פסולת ומזהמים אחרים מהמצע.
- נקה את המצע באמצעות תמיסה אלקלית.
- שטפו את המצע במים דה-יונים.
- עם תמיסת שוחקת מים, פוצץ את המצע.
- שוב, שטפו את המצע במים דהיוניים.
- בצע ציפוי ניקל ללא חשמל על הטיטניום בעובי האופטימלי.
- נקו את המצע במים דה-יונים.
- בצע ציפוי אלקטרוניקה של נחושת על טיטניום באמבט נחושת על בסיס חומצה.
- נקו את המצע במים דה-יונים.
לבסוף, מומלץ לאפות במהלך ציפוי הנחושת על הטיטניום כדי להגדיל את תכונת ההדבקה. באווירה מפחיתה, טיפול בחום אמור להימשך כשעה.