钛表面无氢渗碳研究现状

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第３４卷第６期㊀２０１７年１２月
ｏ６Ｖｏｌ３４Ｎ㊀Ｄｅｃｅｍｂｅｒ２０１７
钛表面无氢渗碳研究现状
姬寿长，李争显，畅晨阳，王彦峰，王浩楠
（西北有色金属研究院，陕西㊀西安㊀７１００１６）摘㊀要：综述了钛表面无氢渗碳法— — —固体渗碳法和辉光等离子无氢渗碳法的研究成果。固体渗碳法可在钛表面形ｉＣ等耐磨相、提高表面硬度，但也存在诸多不足，如反应气氛不可控，伴有多种氧化物、氮化物，渗层有剥落，成Ｔ耐蚀性不佳。辉光等离子无氢渗碳可形成ＴｉＣ的梯度扩渗层，同时也可在表面形成一层碳膜，这种渗碳层既耐磨又减摩，可大幅降低摩擦系数、磨损率，在盐酸、硫酸等还原性酸中耐蚀性大幅提高。经过无氢渗碳技术处理的钛液压件、球阀、齿轮等已在耐磨耐蚀领域得到应用。关键词：钛及钛合金；无氢渗碳；硬度；耐磨性；耐蚀性；应用；中图分类号：ＴＧ１７４４㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号：１００９９９６４（２０１７）０６００２００６

ＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓＱｕｏｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎｆｒｅｅＣａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎｏｎＴｉｔａｎｉｕｍＡｌｌｏｙ
ＪｉＳｈｏｕｃｈａｎｇ，ＬｉＺｈｅｎｇｘｉａｎ，ＣｈａｎｇＣｈｅｎｙａｎｇ，ＷａｎｇＹａｎｆｅｎｇ，ＷａｎｇＨａｏｎａｎ
（ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｘｉ ’ ａｎ７１００１６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｈｙｄｒｏｇｅｎｆｒｅｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎｏｎｔｉｔａｎｉｕｍｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｗｉｔｈｂｏｔｈｓｏｌｉｄｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｇｌｏｗｐｌａｓｍａｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ．ＴｈｅｓｏｌｉｄｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎｃａｎｆｏｒｍＴｉＣｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｔｐｈａｓｅｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅ，ａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅ，ｉｔｈａｓｍａｎｙｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｓｕｃｈａｓｔｈｅｕｎｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｒｅａｃｔｉｏｎａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ，ｍｕｃｈｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒｏｘｉｄｅａｎｄｎｉｔｒｉｄｅ，ｔｈｅｐｅｅｌｅｄｌａｙｅｒａｎｄｐｏｏｒａｂｒａｓｉｖｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｔｈｅｇｌｏｗｐｌａｓｍａｈｙｄｒｏｇｅｎｆｒｅｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎｃａｎｆｏｒｍ，ａｎｄａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ａｃａｒｂｏｎｆｉｌｍｉｓａｌｓｏｆｏｒｍｅｄｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅ．ＴｈｅｌａｙｅｒｉｓｂｏｔｈａＴｉＣｇｒａｄｉｅｎｔｄｉｆｆｕｓｉｏｎｌａｙｅｒｗｅａｒａｎｄｆｒｉｃｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｔ，ｗｈｉｃｈｇｒｅａｔｌｙｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｔｈｅｗｅａｒｒａｔｅ．Ｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｒｅｄｕｃｉｎｇａｃｉｄｓｏｌｕｔｉｏｎｓｕｃｈａｓｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃａｃｉｄｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｈｙｄｒｏｇｅｎｆｒｅｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆｔｉｔａｎｉｕｍｈｙｄｒａｕｌｉｃｐａｒｔｓ，ｂａｌｌｖａｌｖｅｓ，ｇｅａｒｓａｎｄｓｏｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｉｔａｎｉｕｍａｎｄｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙ；ｈｙｄｒｏｇｅｎｆｒｅｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ；ｈａｒｄｎｅｓｓ；ａｂｒａｓｉｖｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ规的渗碳方法易引入氢，如气体渗碳时采用甲烷等气体，制备的硬化层中会含有氢，但钢材对氢不敏感，硬化层中的氢也比较容易去除。而钛是一种与氢有极强亲和力的活性金属，在某种含氢或析氢腐蚀环境中会吸收氢，渗入并生成氢化物。当氢化物量达到一定程度时会产生氢脆，急剧降低钛的塑性