As ligas de titânio e titânio são amplamente utilizadas em vários campos, como aeroespacial, petroquímica, alimentos e médicos devido à sua não toxicidade, peso leve, alta resistência específica e boa biocompatibilidade. No entanto, defeitos de desempenho, como baixa dureza, baixa resistência ao desgaste e resistência insuficiente à oxidação de alta temperatura, limitaram o desenvolvimento adicional de ligas de titânio. Para superar essas deficiências, o tratamento térmico químico (ou modificação química) tornou -se um meio eficaz.
O tratamento térmico químico é o uso de reações químicas e, às vezes, métodos físicos, para alterar a composição química da camada superficial das peças metálicas e da estrutura organizacional, de modo a obter melhor desempenho do que o processo de tratamento térmico de metal de materiais homogêneos. Para ligas de titânio e titânio, os métodos de tratamento térmico químico mais comumente usados incluem nitragem, carburismo, borda e metalização.
A nitridação produz nitretos de alta dureza (por exemplo, estanho e Ti2n) na superfície das ligas de titânio, que fornecem excelente corrosão e resistência ao desgaste. As técnicas comuns de nitragem incluem nitretação de sal, nitretação de gás, nitragem de implantação de íons, nitretação de plasma de duas camadas dupla, nitretação a laser de superfície e nitragem de vácuo.
O tratamento de carburismo é usado para obter carbonetos na superfície das ligas de titânio para melhorar sua dureza e resistência ao desgaste. Devido ao denso filme de passivação na superfície das ligas de titânio e ao baixo coeficiente de difusão atômica, o processo de carburismo é mais complicado e requer maior temperatura e controle técnico mais fino. Titânio e carbono podem formar fase reforçada com TIC, a tecnologia de carburismo inclui carburismo sólido, carburismo de íons, carburismo a gás e carburismo a laser. Entre eles, a tecnologia sólida de carburismo é simples, fácil e de baixo custo, mas é difícil controlar a concentração de oxigênio, a camada carburada não é uniforme e a espessura é pequena.
O tratamento boronizador pode formar boretos na superfície das ligas de titânio para melhorar ainda mais a resistência à dureza e a corrosão, adequadas para aplicações com requisitos de resistência à dureza muito alta e desgaste. Os principais compostos formados por titânio e boro são TIB e TIB2. As técnicas de penetração de boro também incluem métodos sólidos, líquidos e de gás, com uma ampla gama de técnicas específicas.
A metalurgia é usada para melhorar as propriedades das ligas de titânio, infiltrando outros elementos metálicos na superfície para formar materiais compostos. Há uma grande escolha de elementos metálicos pré-infiltrados, mas eles precisam ter uma boa solubilidade sólida com a liga de titânio. Os fatores que afetam a solubilidade sólida dos metais incluem principalmente tamanho atômico, afinidade química, estrutura cristalina e valência atômica relativa.
Em resumo, o tratamento químico térmico da liga de titânio tem suas próprias vantagens, e o processo apropriado deve ser selecionado de acordo com diferentes necessidades. Atualmente, as tecnologias de nitragem e carburismo são mais amplamente utilizadas. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de titânio e liga de titânio, o tratamento superficial da liga de titânio inaugurará um espaço maior para o desenvolvimento, proporcionando maior desempenho para os produtos de liga de titânio e titânio.
