Bij hoge temperaturen is titanium geneigd te reageren met elementen die in de lucht aanwezig zijn, zoals O, H, N, en elementen in de ingebedde materialen zoals Si, Al, Mg. Deze reactie vormt een oppervlakteverontreinigingslaag op het gietstuk, waardoor de eigenschappen ervan verslechteren. Dit kan resulteren in een verhoogde hardheid, verminderde elasticiteit en verhoogde brosheid.
Vanwege de lage dichtheid heeft de titaniumvloeistof een lage traagheid tijdens het vloeien, wat leidt tot een slechte vloeibaarheid en een lage gietsnelheid. Het aanzienlijke temperatuurverschil (ongeveer 300 graden) tussen de giettemperatuur en de matrijstemperatuur veroorzaakt een snelle afkoeling tijdens het gieten. Bij het gieten in een beschermende omgeving vertonen titaniumgietstukken onvermijdelijk gebreken zoals poriën op het oppervlak en de binnenkant, wat een aanzienlijke invloed heeft op de kwaliteit van het gietstuk.
Bijgevolg is de oppervlaktebehandeling voor titaniumgietstukken kritischer in vergelijking met andere legeringen. Vanwege de unieke eigenschappen van titanium, zoals lage thermische geleidbaarheid, oppervlaktehardheid, lage elasticiteit, hoge viscositeit, lage elektrische geleidbaarheid en gevoeligheid voor oxidatie, brengt oppervlaktebehandeling aanzienlijke uitdagingen met zich mee. Conventionele oppervlaktebehandelingsmethoden bereiken mogelijk niet de gewenste effecten, waardoor speciale verwerkingsmethoden en operationele benaderingen nodig zijn.
Reinigingsmethoden
Zandstralen
Voor titaniumgietstukken verdient een grove zandstraalbehandeling doorgaans de voorkeur. De straaldruk wordt doorgaans onder de 0,45 MPa gehouden. Overmatige straaldruk kan intense vonken veroorzaken wanneer zanddeeltjes het titaniumoppervlak raken, wat leidt tot verhoogde temperatuur en mogelijke reactie met het titaniumoppervlak, wat resulteert in secundaire vervuiling en de oppervlaktekwaliteit aantast.
Zuur wassen
Met zuur wassen kan de oppervlaktereactielaag snel en volledig worden verwijderd zonder dat er verontreiniging door andere elementen op het oppervlak terechtkomt.
Slijpen en polijsten
Mechanisch slijpen
De hoge chemische reactiviteit van titanium, de lage thermische geleidbaarheid en de hoge viscositeit resulteren in een lage slijp- en snijefficiëntie tijdens mechanisch slijpen. Reguliere schuurmiddelen zijn niet geschikt voor het slijpen en polijsten van titanium. Het is het beste om zeer thermisch geleidende superschuurmiddelen zoals diamant te gebruiken. De snelheid van de polijstlijn varieert over het algemeen van 900 tot 1800 m/min om brandwonden en microscheurtjes op titaniumoppervlakken te voorkomen.
Ultrasoon slijpen
Ultrasone trillingen veroorzaken relatief
beweging tussen de schuurkorrels en het oppervlak
worden gepolijst of geslepen, waardoor het slijpen wordt vergemakkelijkt en
polijst proces.
Elektrochemisch mechanisch samengesteld slijpen
Deze methode maakt gebruik van geleidende schuurmiddelen samen met elektrolyt en spanning tussen het schuurmiddel en het oppervlak. Door een gecombineerde mechanische en elektrochemische werking vermindert het de oppervlakteruwheid en verbetert het de glans van het oppervlak.
Vat slijpen
Maakt gebruik van de middelpuntvliedende kracht die wordt gegenereerd door de rotatie en revolutie van een maalvat, waardoor wrijving tussen de inhoud van het vat en de schuurmiddelen mogelijk wordt om de oppervlakteruwheid te verminderen. Deze methode is geautomatiseerd en efficiënt, maar vermindert alleen de oppervlakteruwheid en verbetert de oppervlakteglans niet.
Chemisch polijsten
Zorgt voor egalisatie en polijsten door oxidatie-reductiereacties van metalen in een chemisch medium. Chemisch polijsten is niet afhankelijk van de hardheid van het metaal, het gepolijste oppervlak of de structurele vorm. Er is geen ingewikkelde apparatuur voor nodig en de bediening is eenvoudig.
