前景广阔的钛

正如我在自己的文章中提到的，我相信表面处理杂志应该总是提到金属。基于此，《清洁时间》前两篇专栏报道都与金属有关：一篇是关于铝的(2006年10月)；另一个是不锈钢(2006年4月)。本期“清洁时间”栏目讨论的是金属钛。钛这种特殊材料是一种可以满足某些特殊要求的理想材料。人们通常不使用钛，因为不锈钢棒的存储容量低。在所有的特殊要求中，首当其冲的是它的高能量重量比和低密度，平均比钢的重量低40%。它具有很强的超高温热稳定性、抗震和抗疲劳性能，比不锈钢的耐腐蚀性更强。钛合金通常是制造航空航天领域关键部件的重要材料。它们在其他领域的应用和导航、战车、火炮、防弹衣一样广泛。钛常用于外科移植和油田深井用油管，因为钛合金重量轻，硬度比不锈钢高。钛能应用于人体植入物，是因为它对人体无毒无害，且氧化层致密，植入人体后能很好的相容。由于氧化膜的存在，钛构件比不锈钢制品具有更好的耐腐蚀性。像钢一样，钛的制造是灵活的，因为它可以很容易地铸造或锻造成各种形状。表1描述了不同等级钛的特性。氧是控制非合金钛强度的主要元素。钛的密度约为4540 kg/m3，而钢的密度为2710 kg/m3。钛的弹性模量为110109帕斯卡，而钢的弹性模量为210109帕斯卡。所以钛和钢在同样的载荷下有更大的挠度。纯钛可以在室温下冷轧使其厚度减少903354而不开裂。表2显示了金属物理性能的对比数据3。加工性能如果钛能提供这么多优点而没有缺点，那么人们就可以把它应用到各个领域。但人们不会这样做：每年全世界钛的使用总量是几千万磅，而不锈钢每年的使用量超过十亿磅。钛的主要缺点是它的可加工性。加工钢材时，切削过程中产生的热量会随着切屑一起消散；然而，在加工钛时，热量集中在工具内部或刀具边缘。切削性能差至少是以下三个原因造成的，因为钛：导热性差(只有铜的3%)。切割过程中产生的热量无法通过机械、设备或零件散发；切削部位的热量不断增加，有时甚至达到2000 f，4而与之接触的切削刀具会迅速钝化，使情况变得更糟。使用钝化工具，其边缘会产生更多热量，进一步缩短工具寿命。钛具有高弹性(低模量)。在切削压力下，材料的弹性会使材料从切削工具中弹出，从而使刀刃相互摩擦(而不是交叉切削)5，增加摩擦系数，进一步提高切削处的温度。一般切削过程中会发生硬化。硬质合金不能切穿较厚的硬化材料，而且会加速硬化过程。使用碳钢工具时存在的液体使其耐磨、坚韧和隔热——，尽管这些性能只能通过额外的涂层来增强。在不良加工中注入的溶液的第二部分是加工工具表面上和周围的冷却剂和碎屑。解决方案的第三部分用于接受工具的使用寿命只有几个小时的事实。加工不良造成的损伤通常是表面的微裂纹、边缘凸起和塑性变形；受热影响的区域；拉伸残余应力。这一结果至关重要，因为疲劳强度和耐腐蚀性会降低。曾经，大多数人认为钛的Tig6焊接几乎是不可能的。现在，仍然有人这样认为。焊接不良通常会产生类似黄色和蓝色的彩色斑块。优质钛的焊缝看起来像冻结的水银：它发光，可以反射7，8。

谨防木马钛的高能量重量比，生物惰性，高耐腐蚀性，这些都是吸引人们使用它的原因。但是，加工和焊接的难度限制了切削速度、润滑剂的使用和刀具的传热，因此需要设计排屑系统，并考虑如何从所有刀具上去除较厚的切屑。如果你更愿意采用前者，那么你需要学会如何处理后者。在过去的二十年里，用户和制造商都这样做了。钛装饰的医学移植需要人们对植入人体的钛进行表面处理。——越流畅越好。多孔植入物是细菌的温床。通过多步和宽范围的整理涂层或离心桶系统可以实现极其平滑的整理。后者或许是最快最有效的方法，瓷媒也可以。另一种常见的方法是电解抛光，这种方法近年来已经成为可重复的商业操作。建议用户谨慎确定供应商，以确保高质量的电解抛光效果。过分的承诺可以随便说，不是因为做法不当，而是因为特殊目的的结果。钛色阳极氧化氧化钛的阳极氧化形式一般有两种：碱性阳极氧化(PH & gt12)可以在工程应用中产生厚的、耐磨的和耐磨的表面。或者酸性中性阳极氧化可以产生非常薄且色彩丰富的衍射涂层(染色)，可用于装饰性珠宝和类似应用。请参见图2。但是，其他操作细节需要根据客户的要求确定，电解抛光也是如此。草酸、磷酸(可口可乐)、硫酸铵、磷酸氢钠通常用于——小时、温度、整流电压等各种操作条件下的装饰性阳极氧化处理。DC通常是颜色选择的决定性因素；接触时间是颜色粗细的决定因素。我总的建议是，用户要多关注其他用户提出的细节，因为对于提出者来说，他们的建议是基于他们的零件尺寸，形状，质量，合金，表面处理，经验，设备，电镀槽的特性和特点。

定价

现在，钛锭的定价为每磅11美元左右。两年前，还是低于4美元的。这一改变意味着全球对铜、铁等商品的需求开始回暖。

钛的价格是由合金和金属的纯度、数量、结构（粉末、铸块、片状、条形或管状）以及规格来决定的。宇宙航空技术及特殊用途中合金的价格可能超过100美元每磅。如果钛加工能更容易，那么铸件将会更便宜。

总结

这一专栏回应了您的需求。如果您不需要钛所具有的特殊的强度—重量比率和抗腐蚀性能，那么也许您无需阅读这篇文章。另一方面，如果您只需要了解文中谈到的钛的那些优点，那么，您仅需要粗略地读读文章内容就可以了。