1.Bcontexte
Ces dernières années, le traitement de surface des plaques composites en acier au titane s'est principalement concentré sur le processus de meulage du substrat en acier, alors qu'il existe peu de rapports sur le processus de traitement de surface de la couche composite en titane. En raison des propriétés physiques et chimiques uniques du revêtement de titane, le titane absorbe l'hydrogène à 200 degrés, l'oxygène à 400 degrés et l'azote à 600 degrés. Lorsque le processus de traitement de surface n'est pas correctement choisi, des phases fragiles telles que des oxydes sont facilement générées à la surface du revêtement de titane lors du meulage, entraînant une diminution de la propreté de la surface et une augmentation significative de la dureté, ce qui affecte la qualité de liaison ultérieure entre le titane. et l'acier. À l'heure actuelle, le traitement mécanique, le traitement chimique, le traitement au laser et d'autres méthodes sont principalement utilisés pour éliminer la graisse de surface et le film d'oxyde du titane et des alliages de titane, afin d'obtenir une surface de revêtement en titane de haute pureté. La méthode de traitement mécanique utilise principalement des machines-outils, des meuleuses, le sablage et d'autres méthodes. Bien qu'il puisse éliminer efficacement les oxydes de surface, le traitement de revêtements de titane avec de grandes zones de traitement et de fines épaisseurs prend du temps et est difficile. Les méthodes de traitement chimique comprennent le lavage acide, le lavage alcalin, le revêtement chimique, etc., qui conviennent au nettoyage de pièces minces mais laissent des couches d'adsorption composées de liquides et de gaz corrodés. Le traitement au laser est souvent utilisé comme méthode de modification de surface pour les matériaux en titane, et le degré de nettoyage est affecté par des facteurs tels que ses paramètres de puissance. Actuellement, il n’a pas été mis en production industrielle à grande échelle et des vérifications expérimentales supplémentaires sont nécessaires. Par conséquent, il est nécessaire de mener des recherches approfondies sur le processus de traitement de nettoyage des surfaces desSurface de revêtement GR2 de plaque composite en acier titaneen réponse aux points clés ci-dessus. Cet article explore les effets de trois processus, le sablage, le lavage à l'acide et le nettoyage au laser, sur la propreté de la surface du titane pur industriel GR2. Combiné avec la microstructure et la microdureté de la surface, un processus raisonnable de traitement de surface du revêtement en titane est proposé, qui a une importance directrice importante. pour la production industrielle de plaques composites laminées en acier titane
2. Matériels et méthodes expérimentaux
Cet article utilise le titane pur industriel GR2 comme matériau expérimental, et la composition mesurée est présentée dans le tableau 1.
Trois procédés, à savoir le sablage, le lavage à l'acide et le nettoyage au laser, ont été utilisés pour traiter la surface de la plaque industrielle de titane pur GR2. La morphologie macroscopique de la surface GR2 après traitement est représentée sur la figure 1. Lors du sablage, du sable de quartz de 400 mesh a été utilisé, et lors du lavage acide, une solution acide mixte de (3 mlHF+37mlHNO3+60mlH2O) a été utilisé ; La machine de nettoyage laser HST-100 est utilisée pour le nettoyage laser, avec une longueur d'onde centrale de 1064 nm, une puissance moyenne de sortie maximale de 100 W et une fréquence d'impulsion laser maximale de 200 kHz. Trois plaques de titane industriel pur GR2 traitées en surface différentes ont été découpées en échantillons de dimensions 10 mm × 10 mm × 10 mm à l'aide d'un fil de coupe. La morphologie de la surface et la section longitudinale de l'échantillon sans traitement de surface ont été observées à l'aide d'un microscope métallographique (OM) et d'un microscope électronique à balayage (SEM), et la composition de la surface a été analysée par spectroscopie à dispersion d'énergie (EDS). Utilisez le testeur de dureté Qness 60 Vickers pour analyser la microdureté de surface de la matrice GR2 et des échantillons après différents traitements de surface.
Figue.1 Morphologie macroscopique de la surfaceSurface de revêtement GR2 de plaque composite en acier titane
Résultats et discussion
2.1 Traitement de sablage
La morphologie de surface de la plaque de titane pur industrielle GR2 après traitement de sablage est illustrée aux figures 2 (a) et (b). Pour déterminer l'épaisseur de la couche d'oxyde, la morphologie de la section longitudinale perpendiculaire à la surface de l'échantillon a été observée comme le montre la figure 2 (c), et une analyse du spectre d'énergie EDS a été effectuée à différentes positions, comme le montre le tableau 2. Sur la base de la L'analyse morphologique macroscopique de la figure 1 (a) a révélé que la surface du GR2 après traitement de sablage était inégale, sans éclat métallique évident et avec une couleur gris foncé. Grâce à l'observation de la morphologie SEM, il a été constaté que la surface du GR2 après sablage était rainurée, avec des particules irrégulières incrustées dans la matrice, avec une taille de particule d'environ 30 μ ou moins. L'analyse EDS aux positions 1-4 sur la surface a révélé la présence d'éléments O et Si importants sur la surface GR2 après traitement de sablage. La teneur en élément O variait de 6 % en poids à 10 % en poids, tandis que la teneur en élément Si était inférieure à 7 % en poids. Parmi eux, l'élément O était du tartre d'oxyde de surface résiduel, et l'élément Si indiquait que les particules irrégulières incrustées dans la matrice étaient causées par du sable de quartz sablé. Sur la base de l'analyse du spectre énergétique aux positions 2 (c) et 5, on peut constater qu'il existe une couche d'oxyde dense uniformément répartie riche en Ti et Si sur la surface de l'échantillon, avec une épaisseur d'environ 2 µm, tandis que il n'y a pas d'éléments O et Si évidents en position 6, ce qui est cohérent avec la composition de la matrice TA2. Ce phénomène indique que la propreté de surface du GR2 après le traitement de sablage est mauvaise, avec des résidus de tartre d'oxyde et de sable de quartz, ce qui n'est pas propice au laminage ultérieur et au composite du revêtement de titane et du substrat en acier.
Figure 2 Surface de revêtement GR2 de plaque composite en acier titane
2. 2 Traitement de lavage acide
La morphologie de surface et transversale de la plaque de titane pur industrielle GR2 après traitement de lavage à l'acide est illustrée à la figure 3. Une analyse du spectre d'énergie EDS a été réalisée à différentes positions, comme le montre la fig. 3
Figure 3Morphologie de surface et de section du GR2 après traitement de décapage
Les résultats ont montré que la propreté de la surface du GR2 était significativement améliorée après le traitement de lavage acide par rapport au traitement de sablage, et que le tartre d'oxyde de surface était presque complètement éliminé. La teneur en élément O n'était que inférieure à 3% en poids. La morphologie en coupe transversale de la figure 3 (c) contraste fortement avec le traitement de sablage et il n'y a pas de couche d'oxyde évidente à la surface de TA2 après lavage à l'acide. Cependant, après le traitement de lavage acide, GR2 a fortement réagi avec la solution acide mixte, entraînant des piqûres de corrosion irrégulièrement réparties sur la surface de l'échantillon, comme le montre la figure 3 (b).
Lors d'une observation grossie au niveau de la fosse concave, il a été constaté qu'une grande quantité de particules d'inclusion fines et inconnues étaient adsorbées à l'intérieur de la fosse corrodée, ce qui constituerait un danger caché pour le laminage ultérieur et le composite de titane et d'acier. Pour résoudre ce problème, après décapage du revêtement de titane, il est nécessaire de nettoyer la surface du matériau en titane avec des solutions de nettoyage telles que l'acétone ou l'éthanol anhydre. La morphologie de surface du GR2 avant et après le nettoyage est illustrée à la figure 4. Les résultats indiquent que les solvants organiques tels que l'acétone peuvent éliminer efficacement les fines inclusions adsorbées dans les piqûres de corrosion lavées à l'acide, et cette méthode est un processus de traitement de surface raisonnable pour les plaques composites en acier au titane. avec revêtement en titane.
3. Cconclusion
(1) Après traitement de sablage, la surface du GR2 est rainurée avec des oxydes résiduels et du sable de quartz. La teneur en élément O est comprise entre 6 % en poids et 10 % en poids et l'épaisseur de la couche d'oxyde est d'environ 2 µm. La microdureté de la surface est d'environ 290HV.
(2) Après le traitement de lavage acide, le tartre d'oxyde à la surface du GR2 est complètement éliminé et les fines inclusions sont adsorbées dans les piqûres de corrosion locales. L'acétone doit être utilisée pour un nettoyage ultérieur. La microdureté de la surface est proche du substrat GR2, qui est d'environ 220HV, ce qui en fait un processus raisonnable de traitement de surface du revêtement de titane.
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