Metoda pripreme prevlake od poroznog titana

Metoda pripreme porozne prevlake od titana

Porozna titanijska pjena i njezine legure kombiniraju karakteristike titanijske legure i poroznog materijala, što može smanjiti težinu materijala bez slabljenja njegove čvrstoće, uz zadržavanje visoke žilavosti i otpornosti na koroziju.

Podrazumijeva se da titanska pjena i njezine legure imaju važnu primjenjivu vrijednost u nekim posebnim područjima, posebice u biomedicinskoj industriji. Budući da porozni titan ima i visoku biokompatibilnost i izvrsna mehanička svojstva, njegove su prednosti vrlo očite. U usporedbi s ukupnim poroznim titanovim materijalom, titanski materijal koji je porozan samo na površini ima veću mehaničku čvrstoću i može izdržati veća fiziološka opterećenja, pokazujući tako šire mogućnosti primjene u području medicine.

Nedavno je rad Kineske akademije znanosti o oružju dokazao da savršena kombinacija tehnologije hladnog raspršivanja i vakuumske destilacije može pripremiti čisti premaz od titana s prodornom poroznom strukturom.

Metoda je priprema Ti-Mg kompozitne prevlake tehnologijom hladnog raspršivanja, a priprema porozne titanske prevlake ostvaruje se vakuumskom destilacijom Mg u prevlaci. Koristili su domaći Ti prah i Mg prah, koji su fizički pomiješani s omjer mase 80:20, kao prašak za prskanje za premaz. Odabrani supstrat za prskanje je legura titana kvalitete TC4 (0.{{1{{12} }}}02 posto H, 0.07 posto O, 0,02 posto N, 0,02 posto C, 0,04 posto Fe, 6,2 posto Al, 4,1 posto V, TiBal).Ti-Mg kompozitni premaz priprema se opremom za hladno prskanje velikom brzinom i visokim pritiskom. Radni plin je N2, radni tlak je 3,0 MPa, temperatura zagrijavanja plina je 300 stupnjeva, a udaljenost prskanja je 25 mm. Zatim se vakuumska peć za sinteriranje koristi za vakuumsku destilaciju prskanog Ti-Mg kompozitnog premaza, s tlak u komori od 2,0 ~ 2,3 MPa, temperatura destilacije od 1100 stupnjeva i vrijeme destilacije od 2 sata.

Test je pokazao da je vezna površina između dobivenog premaza i supstrata relativno čvrsta, gustoća premaza je veća, prosječna debljina je oko 250 µm, a raspodjela dviju komponenti u premazu je relativno jednolika. Nakon mjerenja, čvrstoća vezivanja premaza i podloge dosegla je 60MPa, a poroznost premaza bila je manja od 1 posto. Analiza sastava površine provedena je pomoću analizatora energetskog spektra. Rezultati su pokazali da čestice titana u premazu nisu imale očit sadržaj kisika, što ukazuje da je tehnologija hladnog raspršivanja dobro izbjegla pretjeranu oksidaciju titanovog praha, što je pogodovalo zadržavanju izvornog kemijskog sastava raspršenog praha; Međutim, utvrđeno je da čestice magnezija u premazu imaju više nečistoća, što je uglavnom zbog visoke aktivnosti metalnog magnezija i prirodne oksidacije u atmosferi. Kako bi premaz bio porozan, magnezijeva komponenta u premazu raspršenom mora biti uklonjen, tako da se raspršeni premaz vakuumski destilira. Nakon vakuumske destilacije, postoji značajna struktura kroz rupice u mikrostrukturi premaza, poroznost premaza doseže 50 posto, a raspodjela veličine pora je 30~100 µm. Rezultati Analize energetskog spektra na površini prevlake pokazuju da postoji samo titanska komponenta nakon vakuumske destilacije prevlake, a magnezijeva komponenta je potpuno destilirana.