Inventário dos 7 principais processos de tratamento de superfície metálica de titânio

Como tornar bonita a superfície dos produtos de titânio é inseparável de uma variedade de tecnologias de tratamento de superfície. Este artigo fará um balanço dos 7 principais processos de tratamento de superfície para metais de titânio e verá quais você conhece!

1. Anodização

A anodização é um processo-bem conhecido e maduro, por isso não entrarei em detalhes aqui. Além dos ânodos de liga de alumínio comumente usados, o titânio também pode ser usado como ânodo. A maioria dos processos de coloração de titânio são obtidos através da anodização, o que permite uma gama mais rica de cores e padrões, com uma ampla gama de opções de diferenciação, incluindo cristais de gelo, fios e muito mais.

Além da decoratividade, o processo de anodização também forma uma densa camada de filme na superfície metálica do produto, melhorando as propriedades mecânicas, a resistência ao desgaste e às intempéries, o isolamento e melhorando a ligação com o revestimento.

Vale ressaltar aqui que a liga de titânio é diferente da liga de alumínio, embora o custo do titânio como ânodo seja maior, mas o filme de óxido formado pela liga de titânio é pior que ele mesmo. Portanto, de modo geral, muitos fabricantes optam por ânodar na superfície de produtos de titânio puro, como vários produtos na imagem, que são efeitos anodizados feitos de superfície de titânio puro TC4.

Tomando o iPhone 15 Pro como exemplo, entre os quatro esquemas de cores: titânio preto, titânio branco, titânio azul e titânio natural, exceto a cor prata titânio original, os outros três esquemas de cores são combinados com tecnologia de revestimento PVD com base na anodização para aumentar o desempenho superficial do produto. No entanto, o desbotamento e outras condições adversas ainda ocorreram posteriormente, o que também reflecte as deficiências do PVD em termos de durabilidade.
É claro que, além da funcionalidade, também podem ser obtidos efeitos de coloração. No geral, pode melhorar muito o nível de design do produto.

2. Revestimento PVD
PVD também é um tipo de deposição física de vapor e revestimento a vácuo, e o processo está muito maduro. É possível fazer PVD na superfície da liga de titânio, principalmente para adicionar revestimento funcional para proteção e proteção. No entanto, é importante notar que, atualmente, o PVD só pode ser funcional para passar no teste, e a durabilidade precisa ser melhorada, a menos que o desempenho do material primário PVD seja muito bom.
Os revestimentos PVD convertem materiais como titânio ou óxido de titânio em um estado gasoso por meio de evaporação a vácuo, pulverização catódica ou deposição-assistida por íons, que são posteriormente depositados na superfície do titânio. Este processo é realizado em um ambiente de alta-temperatura e vácuo para criar um filme com alta dureza, alta adesão e resistência ao desgaste, controlando com precisão a pressão parcial de oxigênio e os parâmetros de deposição. PVD é uma espécie de revestimento a vácuo e o processo é muito maduro. É possível fazer PVD na superfície da liga de titânio, principalmente para adicionar revestimento funcional para proteção e proteção. No entanto, é importante notar que, atualmente, o PVD só pode ser funcional para passar no teste, e a durabilidade precisa ser melhorada, a menos que o desempenho do material primário PVD seja muito bom.

3.CNC
O processo de usinagem CNC de liga de titânio inclui principalmente etapas importantes, como design, programação, seleção de ferramentas, configuração de parâmetros e controle de usinagem:
1. Usinagem de desbaste: remova o excesso de material, forme um esboço preliminar e melhore a eficiência.
2.‌Acabamento‌: A usinagem da forma final é obtida usando ferramentas de alta-precisão e parâmetros otimizados (como taxa de avanço e profundidade de corte) para garantir precisão dimensional e qualidade da superfície.
3. Inspeção de qualidade: Use uma máquina de medição por coordenadas (CMM) para verificar o tamanho e a rugosidade da superfície e prossiga com o processamento subsequente se atender aos padrões.
Durante o processo de usinagem, o avanço constante deve ser mantido para evitar o endurecimento da peça de trabalho, e o fluido de corte deve ser usado razoavelmente para reduzir a temperatura da lâmina, eliminar os cavacos e melhorar a qualidade da superfície e a eficiência da usinagem.

A usinagem CNC de ligas de titânio serve principalmente para fins de modelagem e acabamento. Um dos desafios mais significativos neste processo é o desgaste da ferramenta. Como as ligas de titânio são relativamente duras, usiná-las é mais desafiador do que com outros metais. Durante a usinagem, a ferramenta é submetida a altas temperaturas, altas forças de corte, longas distâncias de atrito, deformação por vibração significativa e travamento da ferramenta, tudo isso levando a um desgaste severo da ferramenta. As ferramentas tradicionais têm dificuldades para usinar ligas de titânio, exigindo ferramentas especializadas com revestimento-de compósito, até mesmo ferramentas de diamante e CBN, para uma usinagem eficaz. Por exemplo, para caixas de smartwatch, uma ferramenta é perdida para cada quatro caixas produzidas, resultando em custos significativos.

3. Desbaste e polimento

O lixamento e o polimento são etapas essenciais no processamento de quase todos os materiais, visando atingir dimensões mais precisas e uma textura mais refinada. Isso geralmente requer o uso de partículas finas de polimento ou consumíveis para polir meticulosamente cada área da superfície. Soluções de processos específicos também podem obter efeitos especiais, como espelhos de alto-brilho e acabamentos foscos.

4. Trefilagem

A superfície do metal titânio pode ser escovada para criar uma textura fosca. Este efeito de titânio escovado é muito comum em produtos eletrônicos de consumo. Combina toque delicado e beleza visual, sendo reconhecido e preferido por mais consumidores.

5. Gravação a laser

Os principais processos incluem perfuração e soldagem a laser.

6. Jateamento de areia

O objetivo principal do jateamento de superfícies de liga de titânio é a funcionalidade. Isto inclui melhorar a adesão da superfície do titânio, prolongar a vida útil (removendo impurezas da superfície) e melhorar a suavidade e a estética da superfície. O jato de areia também pode ser considerado um serviço para outros processos de tratamento de superfície.

Uma patente anterior da Apple mencionava liga de titânio e jato de areia. Combinando um novo processo de jateamento com ataque e anodização, o tratamento de superfície da liga de titânio pode ser alcançado. Isso pode eliminar arestas e reter os detalhes mais sutis, proporcionando melhor proteção e aparência. Entende-se que a mais recente moldura de titânio do iPhone 15 Pro da Apple usa jato de areia.

Quando se trata de tratamento de superfície de produtos de titânio, especialmente no campo da eletrônica de precisão, a melhor abordagem é combinar metais diferentes e depois criar o exterior. A desvantagem é o custo relativamente alto. Isso ocorre porque metais diferentes devem manter suas respectivas propriedades e características únicas e, ao mesmo tempo, atender aos requisitos de produção em grande-escala, resultando em um preço relativamente alto. O mais recente iPhone 15 Pro da Apple apresenta um design estrutural completamente novo, envolto em uma nova estrutura secundária feita de alumínio 100% reciclado. Ele utiliza novo processamento termomecânico e outros processos, alcançando uma ligação de alta-força entre os dois metais por meio da ultra-alta pressão de difusão-no estado sólido. No entanto, os resultados reais ainda são insatisfatórios e a tecnologia de tratamento de superfície de titânio precisa ser melhorada.