Titano ir titano lydinių paviršiaus apdorojimo proceso analizė
Titano ir titano lydiniai dėl didelio specifinio stiprumo, puikaus atsparumo korozijai ir biologiniam suderinamumui tapo pagrindinėmis medžiagomis aviacijos ir kosmoso, medicinos implantų, jūrų inžinerijos ir kitų sričių. Tačiau jų paviršiaus savybių apribojimai yra nepakankami atsparumas nusidėvėjimui, oksidacija aukštai temperatūrai ir geresnio biologinio aktyvumo poreikis, apribojo jų plėtrą į kitas pritaikymus. Tačiau per sistemingus paviršiaus apdorojimo procesus medžiagos paviršiaus fizines ir chemines savybes galima tiksliai valdyti, leidžiančiai pritaikyti.
Išankstinis apdorojimas: pagrindas paviršiaus modifikavimui
Išankstinis gydymas yra pagrindinis žingsnis užtikrinant vėlesnio gydymo veiksmingumą. Fiziniai ir cheminiai metodai naudojami paviršiaus priemaišų, oksido sluoksnių ir perdirbimo įtempių pašalinimui, užtikrinant švarų ir stabilų substratą paviršiaus modifikavimui.
Valymas ir nuriebimas
Naudokite ultragarsinį valymą arba aukšto slėgio vandens srovę su dejonizuotu vandeniu, etanoliu ar specializuotais valymo priemonėmis, kad iš titano paviršiaus pašalintumėte alyvą, dulkes ir oksido sluoksnius. Atskirtoms dėmėms rūgščių valymo priemonių gali būti naudojami išankstiniam gydymui, tačiau koncentracija ir trukmė turi būti griežtai kontroliuojami, kad būtų išvengta substrato korozijos. Po valymo nuplaukite dejonizuotu vandeniu ir nedelsdami išdžiovinkite, kad išvengtumėte antrinio užteršimo.
Smėlio pūtimas ir poliravimas
Smėlio pūtimas naudoja suslėgtą orą, kad abrazyvinė medžiaga puršktų ant paviršiaus dideliu greičiu, sukurdamas vienodai grubų paviršių. Tai ne tik pašalina skalę, bet ir pagerina vėlesnių dangų sukibimą. Tikslioms dalims, norint valdyti paviršiaus šiurkštumą suprojektuotame diapazone, reikalingas šlapio smėlio pūtimas ar audinio ratų poliravimas ir patenkinti aukšto tikslumo reikalavimus.
Rūgšties marinavimas ir aktyvacija
Rūgščių marinavimas pašalina paviršiaus pasyvavimo sluoksnį cheminiu ėsdinimu, kartu pagerindamas metalo paviršiaus savybes. Įprastas sprendimas yra fluoro ir azoto rūgšties mišinys. Gydymo laikas turėtų būti pakoreguotas atsižvelgiant į titano medžiagos sudėtį ir paviršiaus būklę, kad būtų išvengta per didelės korozijos. Išankstinio gydymo elektropliavimui aktyvavimo procesai, tokie kaip cinko panardinimas ar elektros nikelio plokštėjimas, naudojami pereinamojo sluoksnio sluoksniui suformuoti ant titano paviršiaus ir sustiprinti dangos sukibimą.
Paviršiaus modifikacija: Funkcionalizuoto paviršiaus sluoksnio sukūrimas
Paviršiaus modifikacijoje naudojami fiziniai, cheminiai ar elektrocheminiai metodai, norint sukurti apsauginę oksido plėvelę, bioaktyvią dangą ar atsparumą dėvėjimui kietąjį sluoksnį ant titano paviršiaus, pasiekiant tikslinį našumo padidėjimą.
Anodinė oksidacija
Naudojant titaną kaip anodą ir pravažiuojančią elektrą per elektrolitą, ant paviršiaus susidaro porėta TiO₂ oksido plėvelė. Pakoreguojant įtampą ir laiką, plėvelės storis ir porų dydis gali būti kontroliuojamas, įgalinant spalvų pritaikymą ar funkcinį optimizavimą. Sunkus anodavimas sukuria storas plėveles, žymiai pagerindamas atsparumą dilimui ir tampa tinkama didelės apkrovos sąlygoms.
Mikro lanko oksidacija
Naudojant momentinę mikro lanko iškrovos aukštą temperatūrą, titano paviršiuje auginamas porėtas titano oksido keraminis sluoksnis, todėl susidaro didelis kietumas ir puikus atsparumas susidėvėjimui. Pridėjus konkrečių priedų, kompozicinės dangos, turinčios atsparumą korozijai, ir antibakterinės savybės, gali būti paruoštos patenkinti konkrečius taikymo reikalavimus. Ši technologija nereikalauja apdorojimo aukštai temperatūroje ir neturi įtakos substrato savybėms, todėl tai yra žalia ir taršos paviršiaus apdorojimo procesas.
Cheminės konversijos danga
Fosfacijos, pasyvavimo ar chromavimo apdorojimo metu titano paviršiuje susidaro tanki konversijos danga, apsauganti ją nuo chlorido jonų korozijos ir prailgindama įrangos tarnavimo laiką. Pastaraisiais metais konvertavimo dengimo technologija be chromo tapo tyrimų tašku, skirtu išspręsti tradicinių procesų aplinkos problemas.
Dengimo nusėdimas: aukšto našumo apsauginio sluoksnio uždėjimas
Dengimo nusėdimas naudoja fizinius ar cheminius metodus metalo, keramikos ar polimerų dangų dėti ant titano paviršiaus, siekiant sinergetinio atsparumo dilimavimo, atsparumo korozijai, biologinio aktyvumo ar tepimo savybių optimizavimą.
Fizinis garų nusėdimas (PVD)
Kietos dangos (tokios kaip alavo, TIC ar į deimantą panaši anglies) deponuojamos ant titano paviršių per magnetrono dulkinimo ar lanko jonų diagramą. PVD technologija gamina vienodas, labai sujungtas dangas, nereikalaujant apdoroti aukštos temperatūros, todėl ji yra tinkama tikslioms dalims ir aukštos temperatūros pritaikymui.
Šiluminis purškimas
Keraminiai arba metaliniai milteliai kaitinami iki išlydytos būsenos ir dideliu greičiu purškiami ant titano paviršiaus, kad susidarytų stora danga. Ši technologija tinka dideliems ruošiniams ir gali greitai suremontuoti susidėvėjusius paviršius arba tepti funkcines dangas (tokias kaip atsparus dėvėjimams, atsparus korozijai ar bioaktyvioms dangoms). Tačiau dangos paviršius gali būti grubus ir reikalauti vėlesnio apdorojimo.
Elektrolių dengimas ir elektropliavimas
Elektroninis dengimas naudoja redukuojantį agentą metaliniam sluoksniui (pvz., Nickelio-fosforo lydiniui) dėti ant titano paviršiaus, užtikrinant puikų atsparumą korozijai ir vienodą dangą. Elektropliuojant metalinę plėvelę (pvz., Nikelį, varis ar auksą), per elektros srovę, kad padidėtų laidumas ar liudijimas. Tiek dangos medžiagos, tiek storiai gali būti parinkti atsižvelgiant į specifinius reikalavimus.
PRIDĖTIMAS IR TYRIMAS: KOKYBĖS IR patikimumo užtikrinimas
Po apdorojimo optimizuoja dangos našumą per tokius procesus kaip kietinimas ir terminis apdorojimas, o griežtas bandymas užtikrina, kad paviršiaus kokybė atitinka standartus.
Kietėjimas ir terminas
Titano medžiagoms, padengtoms organinėmis ar termiškai purškiamomis dangomis, reikia kietėti ar termiškai apdoroti dangos našumą. Kietėjimo temperatūra ir laikas turi būti koreguojami pagal dangos tipą, o termiškai apdoroti reikalinga kontroliuojama atmosfera ir temperatūra, kad būtų pašalinta vidiniai įtempiai ir pagerinamas dangos tankis.
Kokybės patikrinimas
Patikrinimo procedūros apima vizualinį patikrinimą (stebint dangos vienodumą, blizgesį ir defektus), plėvelės storio bandymą (naudojant storio matuoklį, siekiant užtikrinti projektavimo reikalavimų atitikimą), sukibimo bandymą (įvertinant sukibimą tarp dangos ir substrato, naudojant juostos bandymą ar kryžminį pjūvį) ir korozijos atsparumo bandymą (pvz., Druskos purškimo ar elektrocheminio bandymo testą). Visi bandymo elementai turi atitikti atitinkamus pramonės standartus ar klientų reikalavimus.
Nuolatinės titano ir titano lydinio paviršiaus apdorojimo procesų naujovės yra ne tik būtinas žingsnis į medžiagų mokslo pažangą į mikroskales ir ekstremalią aplinką, bet ir pagrindinė galimybė pasiekti aukštos klasės gamybos našumo šuolius. Nuo aukščiausio lygio atsparumo ir atsparumo oksidacijai aviacijos ir kosmoso srityje iki tikslaus biologinio aktyvumo ir audinių suderinamumo kontrolės biomedicininiuose pritaikymuose, paviršiaus apdorojimo technologija keičia titano lydinių taikymo ribas per gilų integraciją „funkcijų struktūros ir prožinės“.
