उनके कम घनत्व, उच्च विशिष्ट शक्ति, उत्कृष्ट जैव अनुकूलता और मौसम प्रतिरोध के लिए धन्यवाद,टाइटेनियम मिश्रएयरोस्पेस, सैन्य उपकरण, चिकित्सा उपकरण और उच्च अंत नागरिक विनिर्माण जैसे क्षेत्रों में मुख्य संरचनात्मक सामग्री बन गए हैं। हालाँकि, टाइटेनियम मिश्र धातुओं में अंतर्निहित कमियां हैं, जिनमें अपेक्षाकृत कम सतह कठोरता, अपर्याप्त पहनने का प्रतिरोध और गैल्वेनिक संक्षारण की संवेदनशीलता शामिल है, जो भारी भार, घर्षण, समुद्री जल क्षरण और जटिल परिचालन स्थितियों के तहत उनके उपयोग को महत्वपूर्ण रूप से सीमित करती है, जिससे उनके व्यापक औद्योगिक अनुप्रयोग को प्रतिबंधित किया जाता है।
टाइटेनियम मिश्र धातुओं की सतह के गुणों में इन कमियों को दूर करने के लिए, उद्योग अपने समग्र सेवा प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए सतह संशोधन प्रक्रियाओं को व्यापक रूप से नियोजित करता है। इनमें से, सूक्ष्म {{1}आर्क ऑक्सीकरण (MAO) {{2}एक नवीन प्लाज्मा {{3}इलेक्ट्रोकेमिकल सतह उपचार तकनीक {{4}टाइटेनियम मिश्र धातु सब्सट्रेट की सतह पर एक घने सिरेमिक ऑक्साइड फिल्म उत्पन्न कर सकती है, जो सामग्री के पहनने के प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध, थर्मल इन्सुलेशन और विद्युत इन्सुलेशन गुणों में काफी सुधार कर सकती है। यह वर्तमान में टाइटेनियम मिश्र धातुओं की उच्च सतह को मजबूत करने के लिए मुख्यधारा का तकनीकी दृष्टिकोण है। यह पेपर व्यवस्थित रूप से सूक्ष्म आर्क ऑक्सीकरण प्रौद्योगिकी के सिद्धांतों, इसकी प्रक्रिया के फायदे, प्रदर्शन नियंत्रण के तंत्र, हालिया अनुसंधान प्रगति और औद्योगिक अनुप्रयोग के लिए इसकी संभावनाओं पर चर्चा करता है।
I. माइक्रो-आर्क ऑक्सीकरण प्रौद्योगिकी के सिद्धांत और मुख्य लाभ
सूक्ष्म {{0}आर्क ऑक्सीकरण पारंपरिक एनोडाइजिंग से विकसित एक उच्च {{1}ऊर्जा सतह संशोधन तकनीक है। यह प्रक्रिया इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सीकरण रेंज को उच्च {{3}वोल्टेज डिस्चार्ज रेंज में विस्तारित करती है, जिससे इलेक्ट्रोलाइट के भीतर वाल्व मेटल वर्कपीस (टाइटेनियम, एल्यूमीनियम और मैग्नीशियम सहित) में जटिल भौतिक रासायनिक परिवर्तनों की एक श्रृंखला होती है, जैसे कि स्पार्क डिस्चार्ज, माइक्रो {5}आर्क ब्रेकडाउन, और प्लाज्मा प्रतिक्रियाएं {{6}। इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री, थर्मोकैमिस्ट्री और प्लाज़्मा रसायन विज्ञान के युग्मित प्रभावों के माध्यम से, एक सघन, उच्च {{8}कठोरता वाली सिरेमिक ऑक्साइड फिल्म, जो धातुकर्म रूप से सब्सट्रेट से बंधी होती है, धातु की सतह पर सीटू में बढ़ती है, जिससे सामग्री की सतह के गुणों में व्यापक मजबूती मिलती है।
(I) माइक्रो{{1}आर्क ऑक्सीडेशन के चार -स्टेज फिल्म निर्माण तंत्र टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लिए माइक्रो{2}}आर्क ऑक्सीकरण फिल्म निर्माण प्रक्रिया को लगातार चार चरणों में विभाजित किया जा सकता है, प्रत्येक में अलग-अलग प्रतिक्रिया विशेषताएं और स्पष्ट रूप से परिभाषित फिल्म निर्माण परतें होती हैं:
चरण 1: प्री-स्पार्क चरण। वर्तमान अनुप्रयोग की शुरुआत में, वर्कपीस की सतह से बड़ी मात्रा में ऑक्सीजन निकलती है, जिससे गैस सील परत बनती है, और सतह पर एक समान इन्सुलेट पैसिवेशन फिल्म तेजी से बनती है। वर्तमान घनत्व घटने से पहले तेजी से चरम पर पहुंच जाता है, जो बाद में टूटने की प्रतिक्रिया की नींव रखता है।
स्टेज 2: स्पार्क डिस्चार्ज स्टेज। जैसे-जैसे वोल्टेज बढ़ता रहता है, सतह पैसिवेशन फिल्म के कमजोर क्षेत्र सबसे पहले उच्च वोल्टेज से टूटते हैं, जिससे इलेक्ट्रोड के बीच एक प्लाज्मा डिस्चार्ज चैनल बनता है। वर्कपीस की सतह पर कई छोटी, भटकती चिंगारियाँ दिखाई देती हैं। ब्रेकडाउन बिंदु गतिशील और बेतरतीब ढंग से बदलते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रारंभिक समान फिल्म वृद्धि होती है।
चरण 3: सूक्ष्म {{1}आर्क प्रतिक्रिया चरण जैसे-जैसे प्रतिक्रिया जारी रहती है, बिखरी हुई चिंगारी धीरे-धीरे स्थिर सूक्ष्म आर्क में एकत्रित हो जाती है; डिस्चार्ज की तीव्रता बढ़ जाती है, चापों की संख्या कम हो जाती है और उनकी गति तेज हो जाती है। फिल्म की मोटाई और सतह प्रतिरोध में वृद्धि जारी है, वर्तमान घनत्व धीरे-धीरे स्थिर हो जाता है, और सिरेमिक फिल्म की मुख्य संरचना तेजी से आकार लेती है। स्टेज 4: स्थानीयकृत आर्क स्टेज। प्रतिक्रिया के अंतिम चरणों में, सतह चाप धब्बों की संख्या कम हो जाती है, उनकी गति धीमी हो जाती है, निर्वहन ऊर्जा अधिक केंद्रित हो जाती है, और वर्तमान घनत्व और कम हो जाता है। वर्कपीस की सतह प्लाज्मा बमबारी, पिघलने और प्रसार, उच्च तापमान सिंटरिंग और ठोसकरण चरण संक्रमण जैसी जटिल प्रक्रियाओं से गुजरती है, अंततः महत्वपूर्ण मोटाई, उच्च घनत्व और बेहद मजबूत आसंजन के साथ एक सिरेमिक ऑक्साइड कोटिंग बनाती है।
(II) माइक्रो-आर्क ऑक्सीकरण प्रौद्योगिकी के उत्कृष्ट लाभ
1. असाधारण रूप से मजबूत आसंजन: सिरेमिक कोटिंग सब्सट्रेट पर सीटू में बढ़ती है, जिससे छीलने या प्रदूषण का खतरा समाप्त हो जाता है; इसका आसंजन छिड़काव और इलेक्ट्रोप्लेटिंग जैसी पारंपरिक प्रक्रियाओं से कहीं अधिक है।
2. अनुकूलन योग्य कोटिंग गुण: इलेक्ट्रोलाइट फॉर्मूलेशन, विद्युत मापदंडों और प्रक्रिया अवधि को समायोजित करके, अनुकूलित कार्यक्षमता प्राप्त करने के लिए कोटिंग की मोटाई, घनत्व, कठोरता और संक्षारण प्रतिरोध को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है।
3. सब्सट्रेट को कोई नुकसान नहीं: सूक्ष्म आर्क डिस्चार्ज क्षेत्र में तात्कालिक तापमान 2,000 डिग्री से अधिक तक पहुंच सकता है। उच्च स्थानीय प्लाज्मा तापमान सिरेमिक चरण को सिंटर का कारण बनता है, लेकिन समग्र वर्कपीस तापमान 300 डिग्री से नीचे रहता है, जो सब्सट्रेट को नरम होने, विरूपण और प्रदर्शन में गिरावट को रोकता है।
4. सभी क्षेत्र की मजबूत कोटिंग क्षमता: वर्कपीस संरचना द्वारा अप्रतिबंधित, जटिल, अनियमित आकार के हिस्सों, आंतरिक गुहाओं और कोनों पर एक समान कोटिंग प्राप्त की जा सकती है, बिना किसी मृत क्षेत्र या कोटिंग चूक के।
5. सरल और लागत प्रभावी प्रक्रिया: किसी उच्च तापमान या निर्वात वातावरण की आवश्यकता नहीं है; पूर्व-उपचार चरण सरल हैं; प्रक्रिया प्रवाह छोटा है; ऊर्जा की खपत नियंत्रणीय है; और लागत-प्रभावशीलता उत्कृष्ट है।
6. समग्र प्रदर्शन में महत्वपूर्ण सुधार: धातु की कठोरता को सिरेमिक की उच्च कठोरता और संक्षारण प्रतिरोध के साथ जोड़कर, यह प्रक्रिया पहनने के प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध, थर्मल इन्सुलेशन और विद्युत इन्सुलेशन सहित टाइटेनियम मिश्र धातु के समग्र प्रदर्शन को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाती है।
पहनने के प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध, थर्मल इन्सुलेशन, विद्युत इन्सुलेशन और जैव-अनुकूलता सहित इसके कई प्रदर्शन लाभों का लाभ उठाते हुए {{1}टाइटेनियम मिश्र धातु एमएओ संशोधन तकनीक ने विभिन्न क्षेत्रों और परिदृश्यों में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाओं का प्रदर्शन किया है। समुद्री इंजीनियरिंग क्षेत्र में, घने TiO₂ सिरेमिक कोटिंग्स समुद्री जल नमक स्प्रे जंग और गैल्वेनिक जंग का प्रभावी ढंग से विरोध कर सकते हैं, जिससे वे जहाजों के जटिल संरचनात्मक घटकों, पाइप फिटिंग और समुद्री उपकरणों के सटीक भागों के लिए उपयुक्त हो जाते हैं, जिससे समुद्री वातावरण में उम्र बढ़ने के लिए उपकरण प्रतिरोध में काफी वृद्धि होती है। ऑटोमोटिव और औद्योगिक उपकरण क्षेत्रों में, MAO कोटिंग्स उत्कृष्ट थर्मल अवरोधक गुण प्रदान करती हैं, जो पारंपरिक थर्मल इन्सुलेशन कोटिंग्स में आम छीलने और तापमान अंतर प्रतिरोध के मुद्दों को संबोधित करती हैं। वे उच्च तापमान वाले इंजन घटकों और भारी घर्षण वाले भागों के लिए उपयुक्त हैं, जो उच्च तापमान, घिसाव के प्रति उपकरण के प्रतिरोध को बढ़ाते हैं और विस्तारित सेवा जीवन को सक्षम करते हैं। कपड़ा मशीनरी क्षेत्र में, उच्च {{8}कठोरता, कम {{9}घर्षण सिरेमिक कोटिंग्स उच्च गति वाले घटकों के पहनने के प्रतिरोध में काफी सुधार करती हैं। वे उच्च गति वाले यार्न कप और सटीक गाइड वायर असेंबली जैसे गंभीर घिसाव वाले भागों के लिए उपयुक्त हैं, जिससे उपकरण सेवा जीवन का विस्तार होता है। इलेक्ट्रॉनिक्स और उच्च -अंत उपकरण क्षेत्रों में, सूक्ष्म {{16}आर्क ऑक्सीकरण कोटिंग्स उत्कृष्ट विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण, विकिरण प्रतिरोध और उच्च -ऊर्जा विकिरण के खिलाफ सुरक्षा प्रदान करती हैं। इन्हें उच्च-स्तरीय इलेक्ट्रॉनिक परिरक्षण पैनलों और सटीक उपकरणों के लिए सुरक्षात्मक घटकों पर लागू किया जा सकता है, जो उन्हें उच्च वोल्टेज, उच्च तापमान, उच्च गति और तीव्र विकिरण जैसी अत्यधिक परिचालन स्थितियों के लिए उपयुक्त बनाता है। चिकित्सा क्षेत्र में, बायोकम्पैटिबिलिटी संशोधित कोटिंग्स का उपयोग आर्थोपेडिक इम्प्लांट सामग्री और मेडिकल टाइटेनियम मिश्र धातु उपकरणों पर किया जा सकता है, जो उत्कृष्ट नैदानिक अनुप्रयोग मूल्य के साथ संक्षारण प्रतिरोध और बायोकम्पैटिबिलिटी को प्रभावी ढंग से बढ़ाता है।
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