Опис на 7 основни процеса за обработка на повърхността на титанов метал

Как да направите повърхността на титанови продукти красива е неразделна част от различни технологии за повърхностна обработка. Тази статия ще направи преглед на 7-те основни процеса на повърхностна обработка на титанови метали и вижте кои от тях знаете!

1. Анодиране

Анодирането е добре-известен и развит процес, така че няма да навлизам в подробности тук. В допълнение към често използваните аноди от алуминиева сплав, титанът също може да се използва като анод. Повечето процеси на оцветяване на титан се постигат чрез анодиране, което позволява по-богата гама от цветове и модели, с широка гама от опции за диференциране, включително ледени кристали, нишки и др.

В допълнение към декоративността, процесът на анодиране също така образува плътен филмов слой върху металната повърхност на продукта, подобрявайки механичните свойства, устойчивостта на износване и атмосферни влияния, изолацията и подобрявайки свързването с покритието.

Тук си струва да се спомене, че титановата сплав е различна от алуминиевата сплав, въпреки че цената на титан като анод е по-висока, но оксидният филм, образуван от титановата сплав, е по-лош от самия него. Следователно, най-общо казано, много производители избират да анодират повърхността на продукти от чист титан, като няколко продукта на снимката, които са анодизирани ефекти, направени от повърхност от чист титан TC4.

Вземайки iPhone 15 Pro като пример, сред четирите цветови схеми: черен титан, бял титан, син титан и естествен титан, с изключение на оригиналния титаниево сребрист цвят, другите три цветови схеми са комбинирани с PVD технология на покритие на базата на анодиране, за да се подобри повърхностната производителност на продукта. Въпреки това, избледняване и други неблагоприятни условия все още се появяват впоследствие, което също отразява недостатъците на PVD в издръжливостта.
Разбира се, освен функционалност могат да се постигнат и оцветяващи ефекти. Като цяло може значително да подобри нивото на дизайн на продукта.

2. PVD покритие
PVD също е вид физическо отлагане на пари и вакуумно покритие и процесът е много зрял. Възможно е да се направи PVD върху повърхността на титанова сплав, главно за добавяне на функционално покритие за защита и защита. Заслужава обаче да се отбележи, че понастоящем PVD може да бъде функционален само за да премине теста, а издръжливостта трябва да бъде подобрена, освен ако работата на материала за PVD грунд е много добра.
PVD покритията превръщат материали като титан или титанов оксид в газообразно състояние чрез вакуумно изпаряване, разпрашване или йон{0}}подпомогнато отлагане, които впоследствие се отлагат върху повърхността на титан. Този процес се извършва при висока-температура и вакуумна среда, за да се създаде филм с висока твърдост, висока адхезия и устойчивост на износване чрез прецизно контролиране на парциалното налягане на кислорода и параметрите на отлагане. PVD е вид вакуумно покритие и процесът е много зрял. Възможно е да се направи PVD върху повърхността на титанова сплав, главно за добавяне на функционално покритие за защита и защита. Заслужава обаче да се отбележи, че понастоящем PVD може да бъде функционален само за да премине теста, а издръжливостта трябва да бъде подобрена, освен ако работата на материала за PVD грунд е много добра.

3. CNC
Процесът на CNC обработка на титанова сплав включва главно ключови стъпки като проектиране, програмиране, избор на инструмент, настройка на параметри и контрол на обработката:
1. Груба обработка: отстранете излишния материал, оформете предварителен контур и подобрете ефективността.
2.‌ Завършване‌: Машинната обработка на окончателната форма се постига с помощта на високо-прецизни инструменти и оптимизирани параметри (като скорост на подаване и дълбочина на рязане), за да се осигури точност на размерите и качество на повърхността.
3. Проверка на качеството: Използвайте координатна измервателна машина (CMM), за да проверите размера и грапавостта на повърхността и продължете с последваща обработка, ако отговаря на стандартите.
По време на процеса на обработка трябва да се поддържа постоянно подаване, за да се избегне втвърдяване на детайла, а течността за рязане трябва да се използва разумно, за да се намали температурата на острието, да се отмият стружките и да се подобри качеството на повърхността и ефективността на обработката.

CNC обработката на титанови сплави служи предимно за оформяне и довършителни цели. Едно от най-значимите предизвикателства в този процес е износването на инструмента. Тъй като титановите сплави са сравнително твърди, обработката им е по-трудна, отколкото с други метали. По време на обработката инструментът е подложен на високи температури, големи сили на рязане, дълги разстояния на триене, значителна вибрационна деформация и залепване на инструмента, което води до силно износване на инструмента. Традиционните инструменти трудно обработват титанови сплави, изисквайки специализирани инструменти с-композитно покритие, дори диамантени и CBN инструменти, за ефективна обработка. Например, за калъфи за смарт часовници, един инструмент се губи за всеки четири произведени калъфа, което води до значителни разходи.

3. Шлайфане и полиране

Шлифоването и полирането са основни стъпки при обработката на почти всеки материал, целящи постигане на по-прецизни размери и по-фина текстура. Това често изисква използването на фини полиращи частици или консумативи за щателно полиране на всяка повърхност. Специфичните технологични решения могат също да постигнат специални ефекти, като високо-гланцови огледала и матови покрития.

4. Изтегляне на тел

Повърхността на металния титан може да бъде изчеткана, за да се създаде матова текстура. Този ефект на матиран титан е много често срещан в продуктите на потребителската електроника. Той съчетава деликатно докосване и визуална красота и е признат и предпочитан от повече потребители.

5. Лазерно гравиране

Основните процеси включват лазерно пробиване и заваряване.

6. Пясъкоструене

Основната цел на пясъкоструенето на повърхности от титанови сплави е функционалността. Това включва подобряване на адхезията на титановата повърхност, удължаване на експлоатационния живот (чрез премахване на повърхностните примеси) и подобряване на гладкостта и естетиката на повърхността. Пясъкоструенето може да се счита и за услуга към други процеси за повърхностна обработка.

Предишен патент на Apple споменава титанова сплав и пясъкоструене. Чрез комбиниране на нов процес на пясъкоструене с ецване и анодиране може да се постигне повърхностна обработка на титанова сплав. Това може да елиминира грубите ръбове и да запази по-фините детайли, като постига по-добра защита и външен вид. Разбираемо е, че най-новата титаниева рамка на iPhone 15 Pro на Apple използва пясъкоструене.

Когато става въпрос за повърхностна обработка на титанови продукти, особено в областта на прецизната електроника, по-добрият подход е да се комбинират различни метали и след това да се създаде екстериорът. Недостатъкът е относително високата цена. Това е така, защото различните метали трябва да запазят съответните си уникални свойства и характеристики, като същевременно отговарят на изискванията за широко-мащабно производство, което води до относително висока цена. Най-новият iPhone 15 Pro на Apple разполага с изцяло нов структурен дизайн, обвит в нова вторична структура, изработена от 100% рециклиран алуминий. Той използва нова термомеханична обработка и други процеси, постигайки висока-здрава връзка между двата метала чрез ултра-високото налягане на дифузията в твърдо-състояние. Действителните резултати обаче все още са незадоволителни и технологията за обработка на повърхността на титан трябва да бъде допълнително подобрена.