Els aliatges de titani i titani s’utilitzen àmpliament en diversos àmbits com aeroespacial, petroquímic, menjar i mèdic per la seva no toxicitat, pes lleuger, una gran força específica i una bona biocompatibilitat. No obstant això, els defectes de rendiment com la baixa duresa, la mala resistència al desgast i la resistència insuficient a l’oxidació a alta temperatura han limitat el desenvolupament més d’aliatges de titani. Per superar aquestes mancances, el tractament químic tèrmic (o modificació química) s’ha convertit en un mitjà efectiu.
El tractament químic tèrmic és l’ús de reaccions químiques i, de vegades, mètodes físics, per canviar la composició química de la capa superficial de les parts metàl·liques i l’estructura organitzativa, per obtenir un millor rendiment que els materials homogenis del procés de tractament tèrmic metàl·lic. Per als aliatges de titani i titani, els mètodes de tractament de calor químics més utilitzats inclouen nitridació, carburació, avorriment i metal·lització.
Nitriding produeix nitrurs d’alta duresa (per exemple, llauna i ti2n) a la superfície d’aliatges de titani, que proporcionen una corrosió i resistència al desgast excel·lents. Les tècniques comunes de nitridació inclouen nitritació del bany de sal, nitridació de gas, implantació d’ions nitridint, nitridació de plasma de doble capa, nitriding làser superficial i nitridació de buit.
El tractament carburitzant s’utilitza per obtenir carburs a la superfície d’aliatges de titani per millorar la seva duresa i resistència al desgast. A causa de la densa pel·lícula de passivació a la superfície dels aliatges de titani i el coeficient de difusió atòmica baixa, el procés de carburació és més complicat i requereix una temperatura més elevada i un control tècnic més fi. El titani i el carboni poden formar una fase reforçada per TIC, la tecnologia carburitzant inclou carburització sòlida, carburització iònica, carburització de gas i carburització làser. Entre ells, la tecnologia de carburació sòlida és senzilla, fàcil i de baix cost, però és difícil controlar la concentració d’oxigen, la capa carburitzada no és uniforme i el gruix és petit.
El tractament boronitzador pot formar borides a la superfície dels aliatges de titani per millorar encara més la duresa i la resistència a la corrosió, adequades per a aplicacions amb una duresa molt elevada i requisits de resistència al desgast. Els principals compostos formats per titani i bor són TIB i TIB2. Les tècniques de penetració de bor també inclouen mètodes sòlids, líquids i de gas, amb una àmplia gamma de tècniques específiques.
La metal·lúrgia s’utilitza per millorar les propietats dels aliatges de titani infiltrant -se a altres elements metàl·lics a la superfície per formar materials compostos. Hi ha una àmplia elecció d’elements metàl·lics pre-infiltrats, però han de tenir una bona solubilitat sòlida amb l’aliatge de titani. Els factors que afecten la solubilitat sòlida dels metalls inclouen principalment la mida atòmica, l’afinitat química, l’estructura de cristall i la valència atòmica relativa.
En resum, el tractament químic tèrmic de l’aliatge de titani té els seus propis avantatges i el procés adequat s’ha de seleccionar segons diferents necessitats. Actualment, les tecnologies nitrides i carburitzants són més àmpliament utilitzades. Amb el desenvolupament continu de la tecnologia de titani i aliatge de titani, el tractament superficial de l’aliatge de titani es produirà en un espai més gran per al desenvolupament, donant un major rendiment per als productes de titani i aliatge de titani.
