تیتانیوم یک یک فلز با دانسیته پایین (4.5 g/cm3)، استحکام مقاومتی بالا و مقاوم در برابر خستگی، ترک خوردگی، زنگ زدگی و خوردگی است. تیتانیوم همچنین در شرایطی که نیاز به قرار گرفتن­های طولانی مدت در آب دریا، تیزاب سلطانی و کلر باشد نیز دارای مقاومت خوبی است. تیتانیوم در اواخر قرن 18 میلادی کشف شد و مهمترین ترکیب آن تیتانیوم اکساید است که بصورت یک پودر سفید رنگ در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر این، مهمترین کاربردهای تیتانیوم و آلیاژهای آن در صنایع هوا فضا، صنایع دریایی، صنایع خوروسازی، تهیه لوله های مقاوم به خوردگی، تجهیزات ورزشی و تجهیزات پزشکی است. مهمترین مزیت تیتانیوم غیر سمی بودن و غیر حساسیت زا بودن آن است. تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم-زیرکونیم به دلیل تشکیل یک فیلم غیر فعال بر روی سطح خود، مقاومت به خوردگی بسیار خوبی دارند.
با توجه به اینکه تولید فلز تیتانیوم فرایندی پیچیده و گران قیمت است، بسیاری از محقیقین تمایل به آبکاری تیتانیوم بر روی سایر بسترهای فلزی دارند تا به این روش با کاهش هزینه های مربوط به تهیه تیتانیوم فلزی بتوانند از مزایای منحصر به فرد این فلز نیز استفاده بکنند.

سوال: آیا آبکاری تیتانیوم در محلول آبی امکان پذیر است؟

 در پاسخ به سوال فوق باید به صراحت اعلام کرد که آبگاری تیتانیوم عملا یک فرایند ناممکن است. با توجه به پتانسیل کاهشی بسیار منفی تیتانیوم امکان آبکاری تیتانیوم در محیط آبی وجود ندارد. پتانسیلهای استاندارد الکترودهای تیتانیوم و زیرکونیوم بسیار منفی تر از هیدرووژن است که در نتیجه باعث میشود هنگام آبکاری این فلزات در محیط ابی، این هیدروژن آب یاشد که بصورن گاز H2 احیا شود نه فلزات مورد نظر.

برای مشاهده متن کامل مقاله در سایت نویسنده لطفا کلیک کنید.

نویسنده :اقای مهندس پورضا - واحد تحقیق و توسعه شرکت جلاپردازان

فصل اول: آندایزینگ تیتانیوم مقدمات واصول

امروزه تیتیانیوم به عنوان یکی از پرکاربردترین فلزات مصرفی دنیا در حوزه های مختلف صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از کاربردهای این فلز در حوزه خدمات ویژه پزشکی و مهندسی پزشکی است. در این حوزه آندایزینگ تیتانیوم به منظور ایجاد پوشش های متخلخل به صورت گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد.

تسلحیات جدید و طراحی ها نیاز به فلزات سبک وزن را به عنوان جایگزین استیل ضروری کرده است. برای کاهش وزن و افزایش تحرک تیتانیوم فلز مناسبی به نظر می رسد. استفاده از تیتانیوم در مهندسی به عنوان مواد ساختاری در مدت زمان کوتاهی رونق بسیاری یافته است. این رواج فلز تیتانیوم به علت دو عامل مهم است: نسبت قدرت به وزن و مقاومت خوردگی بالا. اگرچه مهمترین کاربرد تیتانیوم در صنایع هوا فضا دیده می شود اما کاربرد بیشتر آن به خاطر تمایل ذاتی آن برای استفاده از سطح آن می باشد. این شرایط علی رغم تلاش های زیاد برای به کار بردن سیستم های روغن کاری پیچیده و معمولی ادامه یافته است.

اصطکاک در تمامی فلزات مشاهده می شود اما در بیشتر موارد یک روش مثل آبکاری ، نیترید دار کردن ، کربودار کردن یا روغن کاری معمولی استفاده می شود تا اصطکاک را کاهش دهد. تیتانیوم بر خلاف بیشتر فلزات یک لایه سخت و محکم اکسیدی به صورت خود به خودی بر سطح خود تشکیل می‌دهد در نتیجه فلز با فلز برخورد نمی کند به جز مواردی که به شدت پاکسازی یا اکسید زدایی شده باشد.

سازنده های تیتانیوم تحقیقات بیشماری برای غلبه به ویژگی های نامناسب تیتانیوم آغاز کرده اند. اما تاکنون هیچ سیستم ساده شده ای برای تولید مداوم سطح محافظ چسبنده که از فلز در مقابل فشار و خوردگی جلوگیری کند مشاهده نشده است.

زمینه های بسیاری شامل انواع رسوب معمولی و روش های پیچیده و گران قیمت روکش دادن فلز ، سخت شدن در محلول ، نیترید دار کردن ،کربودار کردن مورد بررسی قرار گرفته است. اگرچه در بعضی موارد یک سطح سخت ایجاد می شود اما به کار بردن روش محدود است چراکه باعث ترد شدن فلز پایه می شود.

خواص تیتانیوم

تیتانیوم عنصری است فلزی با عدد اتمی۲۲، در گروه IVB که در دوره چهارم جدول تناوبی جای دارد. جِرم اتمی۴۷٫۹۰، ظرفیت‌ها ۲٬۳٬۴. دارای پنج ایزُتوپ است. بسیار کمیاب است، به‌طوری‌که فقط ۰٫۶ درصد قشر زمین را تشکیل می‌دهد. ترکیب‌های آن پراکنده و استخراج آن دشوار است.

تیتانیم فلزی است که با نسبت قدرت به وزن بالا شناخته شده است. تیتانیوم فلزی قوی با چگالی کم و کاملاً انعطاف پذیر (به خصوص درحضور اکسیژن محیط) است. از لحاظ مغناطیسی پارامگنتیک بوده و رسانایی الکتریکی و حرارتی نسبتاً کمی دارد.

این فلز سبک (دارای وزن مخصوص ۴/۵۱ گرم بر سانتی متر مکعب که مقداری بین چگالی آلومینیوم و آهن است) ، مقاوم (البته نه به سختی برخی ازفولادهای حرارت دیده) و دارای جلای براق- نقره ای ، عدد اتمی ۲۲ ، وزن اتمی ۴۷/۸۸، سختی در مقیاس موس ۶، دارای نقطه جوش ۳۲۸۷ درجه سانتی گراد و نقطه ذوب ۱۶۶۵درجه سانتی گراد می باشد. نقطه ذوب نسبتاً بالا، آن را به عنوان فلز دیر گداز مفید می سازد. در دمای ۱۲۰۰ درجه خود به خود آتش می گیرد و به شدت اشتعال زا است . از لحاظ زمین شناسی ترکیب‌های تیتانیوم، پراکنده و استخراج آن دشوار است. نوع تجاری تیتانیوم(دارای خلوص ۹۹/۲ درصد) دارای مقاومت کششی نهایی ۶۳۰۰۰پوند بر اینچ مربع (۴۳۴مگاپاسکال) که تقریباً برابر مقاومت کششی آلیاژهای دارای عیار پایین فولاد می باشد اما به میزان ۴۵ درصد سبکتر از آن است. همچنین برخی از آلیاژهای تیتانیم (به عنوان مثال، نوع بتا دارای استحکام کششی بیش از۲۰۰ هزار پوند بر اینچ مربع(۱۴۰۰ مگاپاسکال) می باشند. البته، وقتی حرارت داده می شود، در دماهای بالاتر از ۸۰۶ درجه سانتی گراد استحکام کششی خود را از دست می دهد.

کاربرد تیتانیوم:

هواپیماها،موشک‌ها، جت‌ها، ماشین‌های نساجی، وسایل شیمیایی، وسایل جراحی، وسایل نمک‌زدایی، وسایل ارتوپدی، وسایل غذاسازی، هدف‌های لوله‌های اشعه ایکس، وسایل ساینده، لوله‌های رآکتورها، قاب یا فریم عینک و...

برای مشاهده کامل متن در سایت نویسنده لطفا کلیک کنید

آبکاری بدون زینکات یا استنات منیزیم آلومینیوم و تیتانیم از نگاه متال فینیشینگ 2011

برای بیش از 80 سال آبکاری فلزاتی نظیر منیزیم آلومینیوم و تیتانیم وابسته به محلول هایی شامل زینکات و استنات بود.این محلول ها به دلیل تنظیم کردن محدود و هم چنین کار کردن سخت با این نوع محلول ها منسوخ شده اند.
این مقاله به توضیح یک روش جدید و سازگار با محیط زیست برای ابکاری فلزات مذکور بدون نیاز به این نوع محلول ها و در نتیجه تمیز کردن های اضافی و روش های اکسید زدایی میپردازد.
این فرایند نشان می دهد که چگونه می توان زینکات و استنات را حذف کرد و از بخش تمیز کردن و اکسید زدایی گذر کرد.
این مقاله شامل استفاده از نیکل الکترولس میشود که یکی از پوشش های رایج در این فلزات است و غالبا به عنوان یک پایه برای ابکاری فلزات دیگر استفاده گردد.

سبکی،قدرت و نقطه ذوب بالای تیتانیوم،آلومینیوم و آلیاژهای مختلف منیزیم این فلزات را بسیار مناسب برای استفاده در کاربرد های هوایی و خودرو کرده است.
در خیلی از موارد نیاز به ابکاری فلزات وجود دارد اما فلزات واسطه مانند مس کروم نیکل و ... پیوند خوبی با فلزات سبک و غیر واسطه برقرار نمیکند.
برای چند دهه،ابکاری این فلزات ابتدا بوسیله یک لایه نازک از روی یا قلع از محلول های شناخته شده زینکات یا استنات انجام میشد.
1)محلول های ساده زینکات یا استنات چیزی بیش تر از زینک اکسید یا قلع اکسید در محلول های قوی سدیم هیدروکسید یا پتاسیم هیدروکسید نیستند.اما برای بهترین نتیجه معمولا سیانید به محلول اضافه میگردد
2)انواع دیگری از حمام مانند مخلوط کردن زینکات و استنات و تغییر پی اچ و غلظت محلول میباشد.
3)علاوه بر این،مس بر روی این فلزات ابکاری میشود تا هم سخت را نرم کند و هم اینکه باعث بهبود پیوند فلزات ابکاری میشود.
4)با توجه به هزینه ها زینکات معمولا بطور وسیعی برای این محلول ها استفاده میگردد.

تمیز کردن و اکسید زدایی

در هنگام ابکاری،مهم ترین بخش فرایند تمیز کردن و اکسید زدایی فلز یا الیاژی است که باید ابکاری بر روی ان انجام گیرد.تمیز کردن شامل تمیز کردن سطح از روغن ها و یا مواد جامد ارگانیک است اما اکسید زدایی شامل حذف مواد ناخواسته غیر ارگانیک(اکسیدها،هیدروکسیدها) است که باعث تداخل در ابکاری میگردد.
انتخاب تمیزکننده بستگی به الودگی سطح و هم چنین آن فلز مربوطه دارد.
معمولا،یک محیط قلیایی قوی بهترین نتایج را در ابکاری تیتانیم الومینیوم و منیزیم و دیگر آلیاژها دارد.
سپس در یک اب شستشو داده شود.موادی که برای اکسیدزدایی استفاده میگردند نیتریک اسید،سولفوریک اسید،هیدروفلوریک اسید و هیدروکلریک اسید هستند.
غلظت آن بستگی به فلز مربوطه دارد سپس بوسیله آب شسته میشود.در قدیم این فلزات بوسیله کرومیک اسیداکسید زدایی میشدند یا روکشی از جنس کرومات بر روی آنها ایجاد می گردید تا از رشد اکسید فلزات بر روی آن ها جلوگیری گردد و کار را برای استفاده از محلول های زینکات یا استنات آسان می کردند.اما به دلیل نگرانی های زیست محیطی این روش منسوخ شده است.

برای مشاهده کامل متن در سایت نویسنده لطفا کلیک کنید