Desoxidation und Beizen von Titanlegierungen

Titanlegierungen werden aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften wie geringes Gewicht, hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität häufig in verschiedenen Branchen eingesetzt. Allerdings sind diese Legierungen äußerst empfindlich gegenüber Sauerstoff, was zu Oberflächenverunreinigungen und Leistungseinbußen führen kann. Daher muss Sauerstoff auf der Oberfläche der Titanlegierung durch Desoxidations- und Beizprozesse entfernt werden.

Unter Desoxidation versteht man den Prozess der Entfernung von Sauerstoff von der Oberfläche von Titanlegierungen. Dies geschieht üblicherweise durch Erhitzen des Materials im Vakuum oder in einer Inertgasatmosphäre wie Argon. Während des Erhitzungsprozesses reagiert Sauerstoff mit dem Legierungsmaterial unter Bildung von Oxiden, die dann durch Verdampfen entfernt werden. Die für die Desoxidation erforderliche Temperatur, der Druck und die Zeit hängen von der Art der Legierung und ihrer Oberflächenbeschaffenheit ab.

Eine Oberflächenbehandlung ist meist während und nach der Wärmebehandlung erforderlich, um Oxidablagerungen und verschiedene Verunreinigungen auf der Metalloberfläche zu entfernen, die Aktivität der blanken Metalloberfläche zu reduzieren und eine Schutzschicht und verschiedene funktionelle Beschichtungen auf die Oberfläche von Titan und seinen Legierungen aufzutragen. Vor und während des Beschichtungsprozesses ist außerdem eine Oberflächenbehandlung erforderlich. Diese Beschichtung wird aufgetragen, um die Eigenschaften der Metalloberfläche zu verbessern, beispielsweise um Korrosion, Oxidation und Verschleiß zu verhindern.

Beim Beizen wird eine saure Lösung verwendet, um Verunreinigungen und Oxide von der Oberfläche von Titanlegierungen zu entfernen. Die für diesen Prozess typischerweise verwendete Säurelösung ist eine Mischung aus Flusssäure (HF) und Salpetersäure (HNO3). HF-Säure löst die Oxidschicht auf, während HNO3-Säure verbleibende Verunreinigungen auf der Oberfläche entfernt. Der Beizvorgang kann bei Raumtemperatur oder hoher Temperatur durchgeführt werden.

Der Beizprozess kann auch zum Reinigen der Oberfläche von Titanlegierungen nach Schweiß- oder Bearbeitungsvorgängen eingesetzt werden. Beim Schweißen und Bearbeiten können Ablagerungen und Rückstände auf Materialoberflächen zurückbleiben, die zu Korrosion und anderen Problemen führen können. Durch Beizen werden diese Ablagerungen entfernt und die Legierungsoberfläche wieder in ihren ursprünglichen Zustand versetzt.

Die Beizbedingungen von Titan und seinen Legierungen werden durch die Art (Eigenschaften) der Oxidschicht und der vorhandenen Reaktionsschicht bestimmt, und die Art dieser Schicht wird durch den Hochtemperaturerhitzungsprozess und den Anstieg der Verarbeitungstemperatur (z. B Schmieden, Gießen, Schweißen usw.). Bei einer niedrigeren Verarbeitungstemperatur oder einer hohen Erwärmungstemperatur von etwa 600X oder weniger bildet sich nur eine dünne Oxidschicht. Unter Hochtemperaturbedingungen bildet sich in der Nähe einer bestimmten Oxidschicht eine sauerstoffreiche Diffusionszone, die ebenfalls durch Säure eluiert werden muss. Zusätzlich zu dieser sauerstoffreichen Diffusionsschicht. Es können verschiedene Entzunderungsmethoden angewendet werden: mechanische Methoden zur Entfernung dicker Oxidschichten und harter Oberflächenschichten, Entzunderung in geschmolzenen Salzbädern und Beizen in sauren Lösungen zur Entfernung von Zunder.

Kurz gesagt, Desoxidation und Beizen sind wesentliche Prozesse bei der Herstellung und Wartung von Titanlegierungen. Diese Prozesse stellen sicher, dass die Oberfläche des Materials frei von Verunreinigungen und Oxidationsschichten ist und seine hervorragende Leistung erhalten bleibt. Bei richtiger Umsetzung können diese Prozesse die Lebensdauer von Titanlegierungen verlängern und eine zuverlässige Leistung in einer Vielzahl von Anwendungen gewährleisten.