钛材料保护涂层(protective coating for titanium material)

涂施在钛材料表面形成保护膜的过程。其涂层工艺是钛材料制备和应用中不可缺少的工序。钛是活泼的金属材料，平衡电位很低，E_Ti/Ti⁺²=-1．63+O．0293[Ti^+2]V(相对氢标准电极SHE)，故在高温下易发生氧化和渗气，钛材料表面硬度低，耐磨性差，它在氧化性介质中(如硝酸、铬酸)有良好的耐蚀性，但在酸性的还原性介质中(如盐酸、蚁酸)不耐蚀，有发生缝隙腐蚀、氢脆、点蚀的倾向。钛的导电、导热性较差(分别是铜的1／31和1／18)，易发生钝化或发生燃烧和摩擦起火现象。这些不足之处，可以通过玻璃和玻璃陶瓷涂层、热分解涂层、离子氮化和离子镀、热喷涂涂层等予以克服。

玻璃和玻璃陶瓷涂层 是钛材料热保护和润滑的主要涂层，由熔化玻璃一制粉一制浆一涂敷(喷或刷)一烘干一热加工一残留涂层去除等工序组成。已在热处理(550～600℃)、锻造(1150～1200℃)和挤压工序中被广泛应用，能使钛材料成品率提高5％～25％。典型的牌号有：前苏联的!)BF、24和中国的8305号。残留涂层可用喷砂或碱洗除之。

热分解涂层 用贵金属卤盐有机溶液的热分解，在钛材料表面形成混合金属氧化物涂层(PdO一TiO₂，RuO₂-TiO₂，IrO₂一TiO₂等)，能显著提高钛材料在盐酸、硫酸、磷酸等介质中的耐蚀性，还能有效地防止缝隙腐蚀和点蚀，效果可与Ti—O．2Pd合金比美。热分解的热源可以是电阻炉或氧乙炔枪。混合金属氧化物涂层，还可以弥补钛导电性差的问题，使钛成为较好的阳极材料。

离子氮化和离子镀 用该工艺在钛材料表面形成TiN涂层，以提高其耐磨性。辉光离子氮化是在氮化炉中进行的，炉内充氮或氨，工件和炉壳间施加直流电压(1kV)，使工件和炉体发生辉光放电，在800～1000C下，达到工件渗氮的目的。离子镀是1963年，美国利用低压气体放电，将膜材料的原子电离，然后沉积在工件表面的一种涂层方法，后来发展为活化反应离子镀，空心阴极离子镀，射频离子镀、多弧离子镀等，工件的温度一般在300～500℃ ，即可在钛材料表面形成显微硬度为9800MPa的TiN涂层。涂层的结合力好，厚度和色泽均匀，对工件的尺寸、表面粗糙度、力学性能影响甚微。离子镀的TiN、TiC、TiCN可使工模具的寿命成倍提高。离子镀铝可以防止钛的氢脆和接触腐蚀。该技术还成功地解决了钛材料人体植入物的磨损问题。

热喷涂涂层 它是利用热源，将喷涂材料加热熔化或半熔化，靠热源自身的动力和外加压缩气流，将液滴雾化，并推动熔粒成喷射的粒束，以一定速度喷射到基体表面形成涂层的一种加工方法。已发展有：火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂和激光喷涂等。爆炸喷涂一层钴包碳化钨涂层，可使钛合金压气机转子叶片的工作寿命提高1。0倍。热喷涂镍铬铝合金，可以预防钛合金叶片、机匣转子或静子轴向位移或局部卡住所产生的摩擦着火问题。另外，激光表面合金化、离钛Eai子注入、粉末扩散等技术，也是提高钛材料表面硬度、降低摩擦系数、提高耐蚀性的有效手段。