Analyse van de technologie voor oppervlaktemodificatie van staven van titaniumlegeringen en staven van puur titanium

Er wordt onderzoek gedaan naar de oppervlaktemodificatietechnologie van staven van titaniumlegeringen en staven van zuiver titanium om hun prestaties, corrosieweerstand en mechanische eigenschappen te verbeteren. Deze modificatietechnieken omvatten meestal oppervlaktebehandeling, coating, oxidatie, zandstralen en andere methoden. Hieronder volgen enkele veel voorkomende technologieën voor oppervlaktemodificatie voor staven van titaniumlegering en staven van puur titanium:
De oppervlaktemodificaties van zuivere titaniumstaven en staven van titaniumlegeringen omvatten voornamelijk: anodiseren, nitreren, atmosferische oxidatie, ionenimplantatie, chemische oppervlaktemodificatie, enz.
●Anodiseren: inclusief thermische oxidatie en anodiseren. De anodiseertechniek voor titanium staven is relatief eenvoudig. In sommige oxiderende media kan de titaniumanode onder invloed van externe spanning een dikkere oxidefilm vormen, waardoor de corrosieweerstand, slijtvastheid en weersbestendigheid worden verbeterd. De elektrolyt voor anodiseren maakt doorgaans gebruik van H2SO4 en een zure waterige oplossing.
●Nitreren: Chemische warmtebehandelingstechnologieën zoals plasmanitreren, multi-arc ionenplating, ionenimplantatie en lasernitreren worden gebruikt om een ​​gouden TIN-coating op het oppervlak van titaniumprothesen te vormen, waardoor de slijtvastheid en corrosieweerstand van titanium worden verbeterd. en weerstand tegen vermoeidheid, maar de technologie voor oppervlaktemodificatie van titaniumprothesen is complex en de apparatuur is duur, waardoor het moeilijk wordt om klinische bruikbaarheid te bereiken.
●Atmosferische oxidatie: Titaniumstaven kunnen in een atmosfeer met hoge temperaturen een dikke en sterke watervrije oxidefilm vormen, die effectief is tegen zowel algehele corrosie als spleetcorrosie van titanium. De methode is relatief eenvoudig.
●Oppervlakzandstralen: Zandstralen kan de ruwheid van het titaniumoppervlak veranderen en de oppervlakte-energie verhogen, waardoor de bevochtigbaarheid en hechting worden verbeterd.
●Elektrochemisch polijsten: Elektrochemisch polijsten kan het titaniumoppervlak gladder maken, de oppervlaktekwaliteit verbeteren, oppervlaktedefecten verminderen en de corrosieweerstand helpen verbeteren.
●Coatingtechnologie: Het aanbrengen van verschillende soorten coatings, zoals keramische coatings, harde coatings, enz., kan de hardheid en slijtvastheid van titaniumoppervlakken verbeteren.
●Ionenimplantatie: Het veranderen van de chemische samenstelling van het titaniumoppervlak door middel van ionenimplantatie kan de hardheid, slijtvastheid en corrosieweerstand verbeteren.
●Plasmaspuiten: Via plasmaspuittechnologie kan een keramische coating op het oppervlak van titanium worden gevormd om de oppervlaktehardheid en slijtvastheid te verbeteren.
●Laserbehandeling: Laser kan worden gebruikt om de structuur van het titaniumoppervlak plaatselijk te verwarmen en te veranderen, waardoor de oppervlaktehardheid en slijtvastheid worden verbeterd.
●Chemische oppervlaktemodificatie: Gebruik chemische methoden om de chemische samenstelling van het titaniumoppervlak te veranderen om een ​​specifieke samengestelde laag te vormen om de prestaties ervan te verbeteren.
Staven van puur titanium en staven van titaniumlegeringen kunnen bij hoge temperaturen gemakkelijk reageren met O, H, N en andere elementen in de lucht en Si, AL, Mg en andere elementen in de investeringsvorm, waardoor een oppervlaktevervuilingslaag op het oppervlak van het gietstuk ontstaat , waardoor het uitstekend is. De fysische en chemische eigenschappen verslechteren, de hardheid neemt toe, de plasticiteit en elasticiteit nemen af ​​en de brosheid neemt toe.
De dichtheid van zuivere titaniumstaven en staven van titaniumlegering is kleiner, dus de traagheid van de vloeibare titaniumstroom is kleiner. Titaniumvloeistof heeft een slechte vloeibaarheid, wat resulteert in een lage gietstroom. Er is een groot verschil tussen de giettemperatuur en de matrijstemperatuur (300 graden) en de koeling vindt snel plaats. Het gieten gebeurt onder beschermende atmosfeer. Defecten zoals poriën zullen onvermijdelijk verschijnen op het oppervlak en de binnenkant van titaniumgietstukken, wat een grote invloed heeft op de kwaliteit van de gietstukken.
Daarom is de oppervlaktebehandeling van zuivere titaniumstaven en staven van titaniumlegeringen belangrijker dan bij andere titaniumproducten. Vanwege de unieke fysische en chemische eigenschappen van titaniumstaven, zoals lage thermische geleidbaarheid, lage oppervlaktehardheid, lage elastische modulus, hoge viscositeit, lage elektrische geleidbaarheid, gemakkelijke oxidatie, enz., brengt dit grote problemen met zich mee bij de oppervlaktebehandeling van titanium. Het is moeilijk om de beste resultaten te bereiken met conventionele oppervlaktebehandelingsmethoden. Er moeten speciale verwerkingsmethoden en werkwijzen worden toegepast.