موضوع مقاله: اتصال چسبی تیتانیوم | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # اتصال چسبی تیتانیوم | مقدمه: اتصال چسبی تیتانیوم یک فرایند مهندسی است که در صنعت هوافضا، ساخت تجهیزات پزشکی و جاهای دیگر استفاده می‌شود. | ## بخش 1: اتصال چسبی تیتانیوم | آلیاژ تیتانیوم به دلیل استحکام، وزن و مقاومت در برابر خوردگی اغلب در کاربردهای پزشکی و نظامی استفاده می‌شود. همچنین آلرژی به تیتانیوم کم است و برای از بین بردن یا کاهش آلرژی، از پوشش دهی Parylene استفاده می‌شود. در صنعت هوافضا، اتصالات تیتانیومی اغلب به منظور صرفه جویی در هزینه و زمان استفاده می‌شود. در گذشته، بدنه زیردریایی‌های روسی کاملاً از تیتانیوم ساخته شده بود، زیرا ماهیت غیر مغناطیسی این ماده توسط فناوری دفاعی آن زمان کشف نشده بود. چسباندن چسب به تیتانیوم نیاز به آماده‌سازی سطح دارد و راه حل واحدی برای همه کاربردها وجود ندارد. به عنوان مثال، روش‌های شیمیایی و اچ سازگاری زیستی ندارند و زمانی که ابزارها با خون و بافت تماس پیدا می‌کنند، نمی‌توان از آنها استفاده کرد. تکنیک‌های مکانیکی ایجاد زبری مانند سنباده زدن و زبری ایجاد شده با لیزر ممکن است سطح را شکننده کرده و مناطق سختی ایجاد کند که برای بارگذاری چرخه ای که در کاربردهای نظامی پیدا می‌شود مناسب نباشد. اکسیداسیون هوا در دماهای بالا یک لایه اکسید کریستالی را با هزینهٔ کمتر تولید می‌کند، اما افزایش دما می‌تواند قطعات دقیق را تغییر شکل دهد.S.R. نوع چسب، ترموست یا ترموپلاستیک و روش‌های پخت نیز به دلیل برهمکنش چسب با لایه اکسید ترمیم شده، از عوامل اتصال تیتانیوم هستند. ساینده‌ها اکسید آلومینیوم یا آلومینا و کاربید سیلیکون بیشتر برای آماده‌سازی تیتانیوم در اتصال اپوکسی استفاده می‌شود. آلومینا دارای سختی ۹ در مقیاس Mohs است در حالی که سختی کاربید سیلیکون کمی کمتر از سختی الماس است. بسته به هندسه قطعه کار و قابلیت پرتاب ذرات در پاشش آلومینا، اندازه ذرات آلومینا در محدوده ۱۰ تا ۱۵۰ میکرون استفاده می‌شود. ذرات کاربید سیلیکون معمولاً در محدوده ۲۰ تا ۵۰ میکرون هستند و زبری با سرعت بیشتری نسبت به آلومینا رخ می‌دهد. | ## بخش 2: اتصال چسبی تیتانیوم | همان‌طور که چوب گلف تیتانیومی در هنگام برخورد با سطح زمین جرقه می‌زند، هنگامی که کاربید سیلیکون به سطح تیتانیوم برخورد می‌کند نیز، اپراتور جرقه‌هایی را می‌بیند. اگر مجموعه‌های الکترونیکی حساس در داخل محفظه تیتانیومی قرار داشته باشند، باید احتیاط شود. تخلیه الکترواستاتیک را می‌توان با یونیزه کننده‌های نقطه ای یا متصل کردن ابزار به زمین کاهش داد. به‌طور معمول بعد از پاشش شن، از Glass beadsها جهت تمیز کردن، ایجاد پوشش زاویه‌ای نرم‌تر و روشن‌تر استفاده می‌شود ولی در پاشش به تیتانیوم جهت ایجاد زبری، کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. زبری سطح با استفاده از یک نازل پاشش که شن توسط هوای فشرده به پیش رانده می‌شود، به دست می‌آید. برای مشخص کردن نوع و استحکام چسب، زبری سطح با استفاده از Ra, Sa و Sdr اندازه‌گیری می‌شود. همچنین می‌توان آن را روی سطح زبر اسپری کرد یا کل مجموعه را می‌توان در محلول پرایمر غوطه ور و سپس خشک کرد. روی سطوح تیتانیوم خالص تجاری که با کاربید سیلیکون زبر شده‌است، پرایمر سطح را تیره می‌کند و امکان تأیید کاربرد را فراهم می‌کند. زمانی که استفاده از ساینده‌ها و مواد شیمیایی محدودیت داشته باشند، زبر کردن سطوح تیتانیوم با لیزر برای اتصال اپوکسی گزینه خوبی است. نشانگر لیزر فیبر یا YAG که سطح تیتانیوم را بازپخت می‌کنند راه‌حل کم‌هزینه‌ای هستند در حالی که لیزر فمتوثانیه گران است. تجزیه و تحلیل XPS و SEM تیتانیوم آلیاژی، مانند گرید ۵، جدایش آلومینیوم و وانادیم را نشان می‌دهد. عناصر محیطی مانند کربن و نیتروژن که هیچ نقشی در اتصال ندارند را می‌توان از تجزیه و تحلیل سطح نادیده گرفت. زبری لیزری تیتانیوم گرید ۵ نشان می‌دهد که وانادیوم از آلیاژ جدا شده و با افزایش اکسیژن در سطح ظاهر می‌شود. | ## بخش 3: اتصال چسبی تیتانیوم | فرورفتگی‌های ایجاد شده توسط پالس‌های لیزری متعدد باعث افزایش سطح برای چسبندگی می‌شود، اما به دلیل پلاسمای ناشی از لیزر، تشکیل اکسید را کاهش می‌دهد.J.I. بسته به گرید تیتانیوم و چسب مورد استفاده، پارامترهای قدرت و فرکانس لیزر را می‌توان به مقدار بارگذاری و شرایط مفید سطح، تنظیم کرد. اکسید فلزی ناخواسته ممکن است زمانی اتفاق بیفتد که از توان لیزر بالاتر و پاس‌های متعدد استفاده شود. پس از زبر شدن سطح، اینها را می‌توان با یک پاس لیزری با توان کمتر یا یک قلم مو، حذف کرد. مانند زبری ایجاد شده به وسیلهٔ ساینده‌ها، از پرایمر برای آب‌بندی سطح زبر لیزری استفاده می‌شود. یک مطالعه در سال ۱۹۸۲ در مرکز توسعه هوایی نیروی دریایی، ۱۱ فرآورده اچ و آندایز کننده را بر روی نمونه‌های تیتانیوم گرید ۵ مقایسه کرد. پس از اتصال، این نمونه‌ها به مدت ۵۶ روز در معرض دمای ۱۴۰ درجه فارنهایت و رطوبت نسبی ۱۰۰ درصد قرار گرفتند. هنگامی که روی تیتانیوم گرید ۵ استفاده می‌شود، یک لایه اکسید با ضخامت ۱۷٫۵ نانومتر و ارتفاع کل زبری سطح ۳٫۴ میکرومتر تولید می‌کند(R t).G.W. مطالعه سال ۱۹۸۲ که در بالا ذکر شد بیان کرد که از منظر باز نشدن ترک، ۵ ولت بهتر از ۱۰ ولت عمل می‌کند. آنودایز ۱۰ ولتی می‌تواند یک لایه اکسیدی ستونی و سلولی با ضخامت بین ۸۰ تا ۵۰۰ نانومتر تولید کند. اگر قبل از اتصال، اکسید سطحی در معرض دماهای بالای ۳۰۰ درجه سانتی گراد و رطوبت قرار گیرد، ممکن است مشکل آفرین باشد. توصیه می‌شود قبل از استفاده، سطح تیتانیوم را چربی زدایی کنید و هرگونه خوردگی را از طریق سنباده زدن پاک کنید. | ## جمع‌بندی | استفاده از یک پرایمر بازدارنده از خوردگی مانند BR-127 نشان داده‌است که اتصالات چسبی قابل مقایسه با اتصالات تولید شده توسط فرایند آندایزینگ اسید کرومیک ایجاد می‌کند.