סגסוגות טיטניום נמצאות בשימוש נרחב בתעופה וחלל, ביו-רפואי ואחרים בשל משקלן הקל, החוזק הגבוה ועמידותן בפני קורוזיה. עם זאת, קשיות פני השטח הנמוכה ועמידות הבלאי הגרועה של סגסוגות טיטניום מגבילות את היישום שלהן בסביבות חיכוך גבוהות. כדי לשפר את עמידות הבלאי של סגסוגות טיטניום, ניתן להשתמש במגוון טכניקות ציפוי פני השטח.
1. ריסוס להבה היפרסוני (HVOF)
שיטת HVOF משמשת להכנת עוביים שונים של ציפוי Cr3C2-NiCr, Ni50 ו-NiCr על פני השטח של סגסוגת טיטניום TC4, והשכבה העליונה עמידה לבלאי Ni-cBN מוכנה על המשטח התחתון על ידי טכנולוגיית ציפוי מרוכב , אשר יכול לשפר משמעותית את חוזק ההדבקה ואת תכונות העמידות בפני שחיקה של הציפוי. התכונות הטריבולוגיות של ציפויים שונים עם סגסוגת טיטניום TC4 בתנאי חיכוך יבשים נמצאו על ידי בדיקה וניתוח של מבנה המיקרו והתכונות המכניות של הציפויים. נמצא שציפוי Ni50 יכול להפחית את אובדן הבלאי הדבק של מצע סגסוגת טיטניום TC4 ומפתח חיכוך, מה שמספק תוכנית ריאלית לתכנון של ציפויים עמידים בפני שחיקה על פני השטח של סגסוגות טיטניום ושיפור ביצועי החיכוך בין חלקי סגסוגת טיטניום .
2.טכנולוגיית חיפוי לייזר
חיפוי לייזר יכול להמיס חומר אבקה מרוסס מראש או מלוכד על פני סגסוגת טיטניום כדי להכין ציפויים עמידים בפני שחיקה ומשמנים עצמיים, וניתן לשפר ביעילות את עמידות הבלאי של הציפוי על ידי התאמת כוח הלייזר, מהירות הסריקה, קוטר הנקודה ופרמטרים נוספים של תהליך. בנוסף, הוספת שלבי חיזוק ושימון עצמי במהלך תהליך חיפוי הלייזר יכולה לשפר עוד יותר את קשיחות המיקרו ועמידות הבלאי של הציפוי. חומרי החיפוי הנפוצים כוללים קרמיקה קשיחה וסגסוגות המבוססות על ניקל. מחקרים הראו כי הקשיות ועמידות הבלאי של הציפוי לאחר התכת ה- SiC בלייזר משתפרת משמעותית.
3. טכנולוגיית חמצון מיקרו-קשת
חמצון מיקרו-קשת יכול ליצור שכבה של סרט תחמוצת צפוף על פני השטח של סגסוגת טיטניום, מה שיכול לשפר באופן משמעותי את עמידות הבלאי ועמידות הקורוזיה של סגסוגת טיטניום על ידי שילוב עם טכנולוגיות אחרות לשינוי פני השטח. טכנולוגיית חמצון מיקרו-קשת בהכנת משטח מסגסוגת טיטניום של שכבת קרמיקה, עם טמפרטורת הכנה נמוכה, ציוד פשוט, הגנת סביבה תמיסה, אחידות וצפיפות שכבת הסרט ויתרונות נוספים. באמצעות טכנולוגיית חמצון המיקרו-קשת, ניתן ליצור שכבת סרט עם קשיות גבוהה וחוזק חיבור בסיס סרט גבוה על פני השטח של סגסוגת טיטניום, מה שמשפר באופן משמעותי את עמידות הבלאי ועמידות בפני קורוזיה.
4. עיצוב חיזוק מעורב רב פאזי, רב מפלסי, רב קנה מידה
בהשראת המיקרו-מבנה הביולוגי בעל הביצועים הגבוהים של הטבע, ניתן לעצב את הרעיון העיצובי של חיזוק מעורב רב-שלבי, רב-מפלסי, רב-קנה מידה עם קשיות גבוהה, קשיחות גבוהה ועמידות בפני שחיקה טובה של הציפוי.
5. טכנולוגיית ריסוס תרמי
טכנולוגיית ריסוס תרמי על ידי חימום חומר הריסוס למצב זרימה ולאחר מכן התזה מואצת על פני המצע, היווצרות ציפויים בעלי פונקציות ספציפיות. טכנולוגיה זו יכולה לשפר את עמידות הבלאי של סגסוגות טיטניום. חומרי ריסוס נפוצים כוללים גרפיט מצופה ניקל, מתכות מונוליטיות וחומרי סגסוגת.
6. טכנולוגיית ריסוס קר
טכנולוגיית התזה קרה היא שיטה לשימוש בגז מהיר כדי להאיץ את חומר האבקה למהירות גבוהה ולגרום לו לעיוות פלסטי כאשר הוא פוגע במשטח המצע ליצירת ציפוי. טכנולוגיה זו יכולה לשמש להכנת ציפויים עמידים בפני שחיקה על פני השטח של סגסוגות טיטניום, אשר יש לה את היתרונות של הדבקת ציפוי חזקה ונקבוביות נמוכה.
7. טכנולוגיית השתלת יונים
טכנולוגיית השתלת יונים בוואקום, טמפרטורה נמוכה, יונים טעונים באנרגיה גבוהה לתוך המתכת ליד שכבת פני השטח, יצירת שינוי פני השטח חדש של שכבת הסגסוגת, היווצרות שכבת הסגסוגת והמצע עם כוח מליטה חזק, עם אפקט עמיד בפני שחיקה טוב.
8. טכנולוגיית השקעת אדים
שקיעת פאז אדים יכולה ליצור שכבה של ציפוי אחיד על פני השטח של סגסוגת טיטניום, על ידי התאמת הרכב ומבנה הציפוי, זה יכול לשפר ביעילות את התכונות העמידות בפני שחיקה של סגסוגת טיטניום.
9. ציפוי מרוכב משמן עצמי
חוקרים הכינו גם ציפויים מרוכבים משמנים עצמיים על פני השטח של סגסוגות טיטניום, המכילים שלבי חיזוק קשים ושלבי סיכה, כגון TiN, TiMo, Ti-Ni, ו-MoS2, TiS, ציפויים אלו יכולים לספק תכונות סיכה עצמיות תוך שיפור התנגדות ללבוש.
10. ציפויי סגסוגת אנטרופיה גבוהה בטמפרטורה גבוהה
ציפויי סגסוגת גבוהה אנטרופיה בטמפרטורה גבוהה הם בעלי תכונות מצוינות רבות, אשר ניתן לבצע אופטימיזציה נוספת על ידי התאמת התוכן של אחד או יותר מהאלמנטים הללו, ולכן יש להם יישומים מבטיחים ביותר. עם זאת, סוג זה של ציפוי הוא עדיין בשלב מחקר מעבדה, הצורך לפתור את יחס האלמנטים הוא בלתי סביר ואת האלמנטים המטריצה של שכבת חיפוי נמס של התגובה ובעיות אחרות.
