כיצד התכה יכולה להבטיח טוהר גבוה וביצועים מצוינים?

סגסוגת ניקל טיטניום הפכה לחומר ליבה בתחומים-מתקדמים כגון תעופה וחלל ושתלים רפואיים בשל אפקט זיכרון הצורה, גמישות העל והתאימות הביולוגית. הביצועים שלו תלויים מאוד בשליטה מדויקת על תהליך ההיתוך, וכל החדרה של זיהומים או הפרדת רכיבים עלולה להוביל לירידה פתאומית בביצועים. מנקודת המבט של פעולת התהליך כולו, נתח את הנקודות הטכניות העיקריות כדי להבטיח טוהר גבוה וביצועים מצוינים של סגסוגות.

בקרת חומרי גלם לפני ההמסה היא קו ההגנה הראשון להבטחת טוהר. יש לבחור טיטניום ספוג בטוהר של יותר או שווה ל-99.8% ולוח ניקל אלקטרוליטי בטוהר של יותר מ-99.9% או שווה ל-99.9%, ויש להסיר זיהומים מזיקים כגון ברזל, פחמן וחמצן באמצעות אנליזה ספקטרלית (עם תכולת יסוד בודד של פחות או שווה ל-0.05%). אי אפשר להתעלם מתהליך הטיפול המקדים של חומרי הגלם: יש לייבש חומרי גלם טיטניום בסביבת ואקום ב-400 מעלות למשך 4 שעות כדי להסיר מימן נספג, בעוד שיש לנקות את לוחות הניקל בניקוי קולי אתנול נטול מים כדי להעלים כתמי שמן משטח וסרטי תחמוצת, הימנעות מהיווצרות תכלילים של תחמוצת מתכת. יחד עם זאת, הכנת אלקטרודות מתכלות דורשת שימוש בטכנולוגיית לחיצה איזוסטטית, עם צפיפות לחיצה נשלטת מעל 4.2g/cm ³ כדי למנוע בריחת גז לא מלאה עקב התרופפות האלקטרודות במהלך ההמסה.
 

מוצרי סגסוגת ניקל טיטניום

 

מוט מסגסוגת ניקל טיטניום

לוח סגסוגת ניקל טיטניום

חוט מסגסוגת ניקל טיטניום

נייר כסף מסגסוגת ניקל טיטניום

חלקיקי סגסוגת ניקל טיטניום

חלקים מעובדים מסגסוגת ניקל טיטניום

ציוד התכה ובקרה סביבתית הם התמיכה העיקרית. תנורי התכת קשת מתכלים בוואקום נמצאים בשימוש נפוץ בתעשייה. לפני ההמסה, יש לשאוב את גוף התנור ולמלא אותו בגז ארגון לפחות שלוש פעמים, ודרגת הוואקום הסופית צריכה להגיע לפחות או שווה ל- 1 × 10 ⁻ ³ Pa כדי לפרוק גזים פעילים לחלוטין כמו תחמוצות חנקן באוויר. גז ארגון בטוהר גבוה עם טוהר של יותר מ-99.999% או שווה ל-99.999% נבחר כגז האינרטי בכבשן, והוא צריך לעבור טיפול התייבשות במסננת מולקולרית (נקודת טל קטנה מ-70 מעלות או שווה ל--70 מעלות) כדי למנוע הכנסת יסודות מימן. במהלך הרכבת האלקטרודות, יש צורך להבטיח שסטיית הקואקסיאליות תהיה פחות או שווה ל-0.5 מ"מ כדי למנוע שריפת יתר מקומית הנגרמת על ידי סטיית קשת במהלך תהליך ההיתוך, וכתוצאה מכך הרכב לא אחיד.

בקרת הפרמטרים של תהליך ההיתוך קובעת ישירות את הביצועים. במהלך שלב התחלת הקשת, מאומץ מצב זרם בעלייה איטית של-מתח נמוך, הגדל בהדרגה מ-500A ל-2000-3000A, עם מתח יציב של 10-15kV, כדי להבטיח היווצרות חלקה של הבריכה המותכת ולהפחית את הפסדי ההתזה. במהלך תהליך ההיתוך, יש צורך לשמור על טמפרטורת הבריכה המותכת על 1600-1700 מעלות ולנטר אותה בזמן אמת באמצעות מדידת טמפרטורת אינפרא אדום כדי למנוע התנודות טיטניום הנגרמת על ידי טמפרטורה גבוהה (נקודת רתיחה טיטניום 1668 מעלות) או הפרדת יסודות הנגרמת על ידי טמפרטורה נמוכה. כדי להגיע להרכב אחיד, נדרשים 3-4 סיבובים של התכה, עם זמן החזקה של 10 דקות לאחר כל התכה כדי לאפשר ליסודות הסגסוגת להתפזר במלואו ולשלוט בסטיית תכולת הניקל בתוך ± 0.2% - זהו המפתח להבטחת אפקט זיכרון הצורה (טמפרטורת מעבר הפאזות משתנה בכ-10 מעלות עבור כל סטיית תוכן ניקל של 0.1%).

טיפול לאחר התכה ובדיקת איכות הם הבדיקות האחרונות. יש לקרר מטילי סגסוגת בכבשן עד מתחת ל-200 מעלות לפני הוצאתם מהכבשן כדי למנוע קירור מהיר והתרחשות של שבירות טרנספורמציה מרטנסיטית. מיד לאחר האפייה, מתבצע טיפול קילוף פני השטח כדי להסיר את שכבת התחמוצת בעובי 1-2 מ"מ והשכבה חסרת הטיטניום. לאחר מכן, תכולת זיהומי השטח מזוהה באמצעות ספקטרוסקופיה של קרני רנטגן כדי להבטיח שהחמצן קטן או שווה ל-0.15%, חנקן קטן או שווה ל-0.05%, ומימן קטן או שווה ל-0.005%. האיכות הפנימית נבדקת באמצעות בדיקות אולטרסאונד (UT) ועליה לעמוד בתקני Class A, ללא נקבוביות או תכלילים בקוטר גדול מ- או שווה ל-0.5 מ"מ.

ההתכה של סגסוגת ניקל טיטניום היא הנדסה שיטתית של "שליטה מדויקת על כל שלב", מטיהור חומר גלם ועד לאופטימיזציה של פרמטרים של התכה, ולאחר מכן לבדיקת פוסט-טיפול, כל קישור קשור ישירות לטוהר ולביצועים. רק על ידי שמירה קפדנית על ההיגיון התפעולי של בקרת סביבת ואקום, התכה רב-מעבר וויסות פרמטרים מדויק, ניתן להשיג יישומים אמינים של סגסוגות בשדות מתקדמים.