টাইটানিয়াম প্লেট এবং টাইটানিয়াম রডগুলিতে পৃষ্ঠের ত্রুটি

সারফেস রিঅ্যাকশন লেয়ারের প্রকৃতি

টাইটানিয়াম উচ্চতর তাপমাত্রায় অত্যন্ত প্রতিক্রিয়াশীল, বিশেষ করে যখন গরম প্রক্রিয়াকরণ, তাপ চিকিত্সা বা ঢালাইয়ের সময় বাতাসের সংস্পর্শে আসে। আনুমানিক 590–620 ডিগ্রি (1100–1150 ডিগ্রি ফারেনহাইট) এর উপরে উত্তপ্ত হলে, টাইটানিয়াম অক্সিজেন এবং নাইট্রোজেনের সাথে বিক্রিয়া করে একটি ভঙ্গুর, অক্সিজেন-সমৃদ্ধ পৃষ্ঠ স্তর তৈরি করেআলফা কেস(বা প্রতিক্রিয়া স্তর)। এই স্তরটি সাধারণত 50-300 μm পুরু হয় এবং অক্সিজেন এবং নাইট্রোজেনের মতো আন্তঃস্থায়ী উপাদান দ্বারা দূষিত হয়, যা উল্লেখযোগ্যভাবে নমনীয়তা এবং ক্লান্তি প্রতিরোধের হ্রাস করে। অপসারিত আলফা কেস ক্লান্তির জীবনকে 50% পর্যন্ত কমাতে পারে এবং তাই এটি কাঠামোগত এবং ক্লান্তি-গুরুত্বপূর্ণ উপাদানগুলির জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ উদ্বেগের বিষয়।

প্রাথমিক অপসারণ পদ্ধতি

পরবর্তী যন্ত্র, ঢালাই, বা পরিষেবার আগে পৃষ্ঠের প্রতিক্রিয়া স্তরটি সম্পূর্ণরূপে অপসারণ করতে হবে। চিকিত্সা পদ্ধতি তিনটি বিভাগে পড়ে: যান্ত্রিক পদ্ধতি, রাসায়নিক পদ্ধতি এবং ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পদ্ধতি।

1. যান্ত্রিক পদ্ধতি

স্যান্ডব্লাস্টিং (গ্রিট ব্লাস্টিং):সাদা কোরান্ডাম সাধারণত স্যান্ডব্লাস্টিং টাইটানিয়াম পৃষ্ঠতলের জন্য ব্যবহৃত হয়। অত্যধিক তাপ উৎপাদন এড়াতে ব্লাস্টিং চাপকে অবশ্যই সাবধানে নিয়ন্ত্রণ করতে হবে-সাধারণত 0.45 MPa এর নিচে-। যখন ইনজেকশন চাপ খুব বেশি হয়, টাইটানিয়াম পৃষ্ঠের উপর ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম কণার প্রভাব তীব্র স্ফুলিঙ্গ উৎপন্ন করে, যার ফলে স্থানীয় তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায় যা পৃষ্ঠের সাথে প্রতিক্রিয়া করতে পারে এবং গৌণ দূষণ সৃষ্টি করতে পারে। 15-30 সেকেন্ডের একটি স্যান্ডব্লাস্টিং সময়কাল সাধারণত আঠালো বালি, পৃষ্ঠের সিন্টারযুক্ত স্তর এবং আংশিক অক্সাইড স্তরগুলি অপসারণ করতে যথেষ্ট। যাইহোক, একা স্যান্ডব্লাস্টিং সম্পূর্ণরূপে প্রতিক্রিয়া স্তর অপসারণ করতে পারে না; এটি রাসায়নিক আচারের আগে একটি প্রাক-চিকিৎসার পদক্ষেপ হিসেবে কাজ করে।

মেশিনিং এবং গ্রাইন্ডিং:স্পষ্টতা গ্রাইন্ডিং বা বাঁক সাধারণত আলফা কেস লেয়ার অপসারণ করার জন্য নিযুক্ত করা হয় এবং এর নীচে বেস মেটালের একটি নিয়ন্ত্রিত গভীরতা যেকোন নোংরা অঞ্চলগুলি দূর করতে। স্পেসিফিকেশন প্রায়ই প্রভাবিত স্তর সম্পূর্ণ নির্মূল নিশ্চিত করতে ন্যূনতম অপসারণের গভীরতা নির্দেশ করে। যাইহোক, গ্রাইন্ডিং সাবধানে নিয়ন্ত্রণ করা আবশ্যক-অতিরিক্ত চাপ তাপ উৎপন্ন করে যা আলফা কেসের একটি নতুন স্তর তৈরি করতে পারে। গ্রাইন্ডিং প্রক্রিয়া তুলনামূলকভাবে ধীর এবং সরু স্ট্রিপগুলিতে উপাদানগুলি সরিয়ে দেয়, প্রায়শই সমগ্র পৃষ্ঠ জুড়ে একাধিক পাসের প্রয়োজন হয়।

2. রাসায়নিক পদ্ধতি

পিকলিং (অ্যাসিড এচিং):পিকলিং হল অন্য উপাদানগুলির সাথে পৃষ্ঠকে দূষিত না করে পৃষ্ঠের প্রতিক্রিয়া স্তরকে সম্পূর্ণরূপে অপসারণ করার সবচেয়ে দ্রুত এবং কার্যকর পদ্ধতি। দুটি অ্যাসিড সিস্টেম সাধারণত ব্যবহৃত হয়:

HF-HNO₃ সিস্টেম:এটি পছন্দের পিলিং সমাধান। HF ঘনত্ব সাধারণত 3-5%, এবং HNO₃ ঘনত্ব 15-30%। HNO₃ অতিরিক্ত টাইটানিয়াম দ্রবীভূতকরণ এবং হাইড্রোজেন শোষণ প্রতিরোধ করার জন্য একটি অক্সিডাইজিং এজেন্ট হিসাবে কাজ করে, পাশাপাশি একটি উজ্জ্বল পৃষ্ঠের ফিনিস তৈরি করে। HF-HCl সমাধানের তুলনায় এই সিস্টেমের হাইড্রোজেন শোষণ ক্ষমতা কম, এটি উপাদানের জন্য নিরাপদ করে তোলে।

HF-HCl সিস্টেম:আচারের জন্য কার্যকর হলেও, এই সিস্টেমের একটি বৃহত্তর হাইড্রোজেন শোষণ ক্ষমতা রয়েছে, যা টাইটানিয়াম মিশ্রণের জন্য একটি গুরুতর উদ্বেগ{0}}হাইড্রোজেন ক্ষয় সৃষ্টি করতে পারে। অতএব, এটি সমালোচনামূলক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে কম ব্যবহৃত হয়।

অ্যাসিড অনুপাত গুরুত্বপূর্ণ: সমাধানগুলি সাধারণত 5:1 থেকে 10:1 ভলিউম শতাংশ অনুপাতে HNO₃ থেকে HF (স্টক অ্যাসিড হিসাবে) হাইড্রোজেন পিকআপকে ন্যূনতম করার জন্য রক্ষণাবেক্ষণ করা হয়, যা খাদ ধরণের উপর নির্ভর করে। স্যান্ডব্লাস্টিংয়ের পরে, পিকলিং টাইটানিয়াম প্লেট এবং রডগুলির অবশিষ্ট পৃষ্ঠ প্রতিক্রিয়া স্তরকে সম্পূর্ণরূপে অপসারণ করতে পারে।

রাসায়নিক মিলিং:রাসায়নিক মিলিং ইউনিফর্ম স্টক অপসারণ, ফোরজিংসের আলফা-কেস অপসারণ এবং যেখানে মেশিনিং সম্ভব নয় এমন পৃষ্ঠের পরিমার্জনের জন্য ব্যবহৃত হয়। প্রক্রিয়াটি নিয়ন্ত্রিত রাসায়নিক এচেন্টে নিমজ্জিত অংশগুলিকে শক্তভাবে নিয়ন্ত্রিত এচ রেট, সময়, তাপমাত্রা এবং ঘনত্বের সাথে জড়িত। এচিং করার পরে, অংশগুলিকে নিরপেক্ষকরণ এবং ধুয়ে ফেলা হয় যাতে ওভার-এচিং বা পিটিং প্রতিরোধ করা হয়। জটিল জ্যামিতি সহ মহাকাশের উপাদানগুলির জন্য এই পদ্ধতিটি বিশেষভাবে মূল্যবান।

রাসায়নিক পলিশিং:রাসায়নিক পলিশিংয়ের জন্য নির্দিষ্ট অনুপাতে HF এবং HNO₃ এর মিশ্রণ ব্যবহার করা যেতে পারে। HF টাইটানিয়াম ধাতু দ্রবীভূত করতে এবং পৃষ্ঠকে সমতল করার জন্য একটি হ্রাসকারী এজেন্ট হিসাবে কাজ করে, যখন HNO₃ (10% এর নিচে ঘনত্বে) একটি উজ্জ্বল প্রভাব তৈরি করার সময় অতিরিক্ত টাইটানিয়াম দ্রবীভূত এবং হাইড্রোজেন শোষণ প্রতিরোধে একটি অক্সিডাইজিং ভূমিকা পালন করে। প্রক্রিয়াটির জন্য উচ্চ ঘনত্ব, নিম্ন তাপমাত্রা এবং অল্প পলিশিং সময় (1-2 মিনিট) প্রয়োজন। এই পদ্ধতিটি টাইটানিয়াম ডেনচার ফ্রেমওয়ার্কের মতো জটিল কাঠামোর জন্য বিশেষভাবে উপযুক্ত, কারণ এটি কঠোরতা বা আকৃতি নির্বিশেষে সমাধানের সংস্পর্শে থাকা সমস্ত পৃষ্ঠকে পালিশ করে।

3. ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পদ্ধতি

ইলেক্ট্রোলাইটিক পলিশিং:ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বা অ্যানোডিক দ্রবীভূতকরণ পলিশিং নামেও পরিচিত, এই পদ্ধতিটি কম পরিবাহিতা এবং শক্তিশালী অক্সিডেশন প্রবণতার কারণে টাইটানিয়ামের সাথে চ্যালেঞ্জের সম্মুখীন হয়। প্রচলিত জলীয় অ্যাসিডিক ইলেক্ট্রোলাইটগুলি (যেমন HF-H₃PO₄ বা HF-H₂SO₄) সাধারণত অকার্যকর কারণ টাইটানিয়াম অ্যানোড ভোল্টেজ প্রয়োগের সাথে সাথে অক্সিডাইজ হয়, অ্যানোডিক দ্রবীভূত হওয়া রোধ করে। যাইহোক, কম ভোল্টেজে অ্যানহাইড্রাস ক্লোরাইড ইলেক্ট্রোলাইটগুলি ভাল পলিশিং প্রভাব দেখিয়েছে, যা ছোট নমুনাগুলিতে মিরর ফিনিস তৈরি করতে সক্ষম। জটিল উপাদানগুলির জন্য, ক্যাথোড জ্যামিতি এবং অতিরিক্ত ক্যাথোড কনফিগারেশন অপ্টিমাইজ করার জন্য আরও গবেষণা প্রয়োজন।

পেটেন্ট ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কন্ডিশনিং:একটি যুগান্তকারী বৈদ্যুতিক রাসায়নিক প্রক্রিয়া (মেটকন দ্বারা তৈরি) কম-ফলন-ক্ষতি বৈদ্যুতিক রাসায়নিক পদক্ষেপগুলির সাথে ঐতিহ্যগত গ্রাইন্ডিং, মেশিনিং এবং অ্যাসিড পিকলিংকে প্রতিস্থাপন করে। এই প্রক্রিয়াটি সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণের সাথে আলফা কেস স্তর অপসারণ করতে একটি মালিকানাধীন ইলেক্ট্রোলাইট এবং অপ্রচলিত সংশোধন ব্যবহার করে। যান্ত্রিক পদ্ধতির বিপরীতে যা সমস্ত উপাদানকে গভীরতম ফাটল ডগা পর্যন্ত সরিয়ে দেয়, বৈদ্যুতিক রাসায়নিক প্রক্রিয়া অগ্রাধিকারমূলকভাবে ক্র্যাকের প্রান্তগুলিকে আক্রমণ করে, যথেষ্ট পরিমাণে বাল্ক ধাতু ধরে রেখে তাদের মসৃণ করে এবং পালক তৈরি করে। প্রক্রিয়াটি প্রতি কন্ডিশনার ধাপে মাত্র 0.5-3% উপাদান সরিয়ে দেয় যা প্রচলিত পদ্ধতির জন্য 3-7% এর তুলনায়, সমাপ্ত পণ্যের ফলন 10-20% বা তার বেশি করে। এই পদ্ধতিটি ঐতিহ্যগত অ্যাসিড পিকলিং এর সাথে যুক্ত বিপজ্জনক বর্জ্যও দূর করে।

প্রসেস সিকোয়েন্স এবং কোয়ালিটি কন্ট্রোল

পৃষ্ঠ প্রতিক্রিয়া স্তর সম্পূর্ণ অপসারণের জন্য, সাধারণ প্রক্রিয়া ক্রম হল:

প্রাথমিক যান্ত্রিক চিকিত্সা:স্থূল পৃষ্ঠের দূষণ এবং অক্সাইড স্কেল অপসারণ করতে স্যান্ডব্লাস্টিং বা গ্রাইন্ডিং

রাসায়নিক ডিস্কলিং:গলিত গরম ক্ষারীয় লবণ descaling বা ভারী অক্সাইড স্তর জন্য ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম চিকিত্সা

অ্যাসিড পিলিং:HF-HNO₃ সমাধান সম্পূর্ণরূপে আলফা কেস স্তর অপসারণ

চূড়ান্ত যাচাইকরণ:সম্পূর্ণ আলফা কেস অপসারণ নিশ্চিত করতে ভিজ্যুয়াল পরিদর্শন এবং মাইক্রোহার্ডনেস টেস্টিং, যেমন NASA PRC-5010 এবং ASTM B600-এর মতো স্পেসিফিকেশন দ্বারা প্রয়োজন

সমালোচনামূলক বিবেচনা

হাইড্রোজেন ভ্রমণ:টাইটানিয়াম এবং এর সংকর ধাতুগুলি হাইড্রোজেনের জন্য সংবেদনশীল। তাপ চিকিত্সা, পিকলিং এবং রাসায়নিক মিলিংয়ের সময়, অতিরিক্ত হাইড্রোজেন পিকআপ এড়াতে যত্ন নেওয়া আবশ্যক। HF-HNO₃ সিস্টেমটিকে সুনির্দিষ্টভাবে পছন্দ করা হয় কারণ এটি অন্যান্য অ্যাসিড সিস্টেমের তুলনায় হাইড্রোজেন শোষণকে কম করে।

ভ্যাকুয়াম তাপ চিকিত্সা:সম্পূর্ণভাবে আলফা কেস গঠন এড়াতে সমাপ্ত অংশে চূড়ান্ত তাপ চিকিত্সা আদর্শভাবে ভ্যাকুয়ামে সঞ্চালিত করা উচিত। যদি ভ্যাকুয়াম হিট ট্রিটমেন্ট ব্যবহার করা হয়, পূর্বে মেশিনিং বা পিকলিং এড়ানো যায়। যাইহোক, পৃষ্ঠের পরিচ্ছন্নতা সর্বাপেক্ষা গুরুত্বপূর্ণ-এমনকি আঙ্গুলের ছাপ বা তেলের অবশিষ্টাংশ ভ্যাকুয়াম বায়ুমণ্ডলে আলফা কেস গঠনের কারণ হতে পারে, এবং পরিচ্ছন্নতার এজেন্টের ক্লোরাইডগুলি টাইটানিয়ামের স্ট্রেস জারা ক্র্যাকিংয়ের সাথে জড়িত।

মেটালোগ্রাফিক সনাক্তকরণ:গুণমান নিশ্চিত করার জন্য, ক্রলের বিকারক (1-3% হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিড প্লাস জলে 2-6% নাইট্রিক অ্যাসিড) সাধারণ মাইক্রোস্ট্রাকচার প্রকাশ করতে ব্যবহৃত হয়। আলফা কেস সনাক্তকরণের জন্য, ক্রোলের ইচ একটি অ্যামোনিয়াম বাইফ্লুরাইড দ্রবণ দ্বারা অনুসরণ করা হয় যা সমস্ত নমুনাকে দাগ দেয় আলফা কেস ব্যতীত, যা ভঙ্গুর স্তরটিকে পরিদর্শনের জন্য স্পষ্টভাবে দৃশ্যমান করে তোলে।