Le leghe di titanio e titanio sono ampiamente utilizzate in vari campi come aerospaziale, petrolchimico, cibo e medico a causa della loro non tossicità, peso leggero, elevata resistenza specifica e buona biocompatibilità. Tuttavia, i difetti delle prestazioni come bassa durezza, scarsa resistenza all'usura e resistenza insufficiente all'ossidazione ad alta temperatura hanno limitato l'ulteriore sviluppo delle leghe di titanio. Per superare queste carenze, il trattamento termico chimico (o modifica chimica) è diventato un mezzo efficace.
Il trattamento termico chimico è l'uso di reazioni chimiche e talvolta metodi fisici, per cambiare la composizione chimica dello strato superficiale delle parti metalliche e della struttura organizzativa, in modo da ottenere prestazioni migliori rispetto ai materiali omogenei. Per le leghe di titanio e titanio, i metodi di trattamento del calore chimico più comunemente utilizzati includono nitriding, carbburio, borghese e metallizzazione.
Nitriding produce nitruri ad alta durezza (ad es. Tin e TI2N) sulla superficie delle leghe di titanio, che forniscono un'eccellente resistenza alla corrosione e all'usura. Le tecniche comuni di nitrtura comprendono nitriding del bagno di sale, nitriding del gas, impianto ionico a nitridico, nitriding plasmatico a doppio strato, nitriding laser superficiale e nitriding a vuoto.
Il trattamento con carburizzazione viene utilizzato per ottenere carburi sulla superficie delle leghe di titanio per migliorare la loro durezza e resistenza all'usura. A causa del fitto film di passivazione sulla superficie delle leghe di titanio e del basso coefficiente di diffusione atomica, il processo di carburizzazione è più complicato e richiede una temperatura più elevata e un controllo tecnico più fine. Il titanio e il carbonio possono formare una fase rinforzata con TIC, la tecnologia in carburizzazione comprende solida carburizzazione, carburi ionici, carburi a gas e carburi laser. Tra questi, la solida tecnologia di carburizzazione è semplice, facile e a basso costo, ma è difficile controllare la concentrazione di ossigeno, lo strato carburoso non è uniforme e lo spessore è piccolo.
Il trattamento con boronizzazione può formare Borides sulla superficie delle leghe di titanio per migliorare ulteriormente la durezza e la resistenza alla corrosione, adatte a applicazioni con requisiti di resistenza alla durezza e dell'usura molto elevati. I composti principali formati da titanio e boro sono TIB e TIB2. Le tecniche di penetrazione del boro includono anche metodi solidi, liquidi e gas, con una vasta gamma di tecniche specifiche.
La metallurgia viene utilizzata per migliorare le proprietà delle leghe di titanio infiltrando altri elementi metallici in superficie per formare materiali compositi. Esiste un'ampia scelta di elementi metallici pre-infiltrati, ma devono avere una buona solubilità solida con la lega di titanio. I fattori che influenzano la solubilità solida dei metalli includono principalmente dimensioni atomiche, affinità chimica, struttura cristallina e valenza atomica relativa.
In sintesi, il trattamento termico chimico della lega di titanio ha i suoi vantaggi e il processo appropriato dovrebbe essere selezionato in base alle diverse esigenze. Allo stato attuale, le tecnologie di nitriding e carburizzazione sono più ampiamente utilizzate. Con il continuo sviluppo della tecnologia in lega di titanio e titanio, il trattamento superficiale della lega di titanio inaugurerà uno spazio più grande per lo sviluppo, offrendo prestazioni più elevate per i prodotti in lega di titanio e titanio.
