Herstellungsverfahren einer porösen Titanbeschichtung

Verfahren zur Herstellung einer porösen Titanbeschichtung

Poröser Titanschaum und seine Legierungen kombinieren die Eigenschaften von Titanlegierung und porösem Material, wodurch das Gewicht des Materials reduziert werden kann, ohne seine Festigkeit zu schwächen, während eine hohe Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit beibehalten werden.

Es versteht sich, dass Titanschaum und seine Legierungen auf einigen Spezialgebieten, insbesondere in der biomedizinischen Industrie, einen wichtigen Anwendungswert haben. Da poröses Titan sowohl eine hohe Biokompatibilität als auch hervorragende mechanische Eigenschaften aufweist, liegen seine Vorteile auf der Hand. Im Vergleich zum gesamten porösen Titanmaterial weist das nur an der Oberfläche poröse Titanmaterial eine höhere mechanische Festigkeit auf und kann größeren physiologischen Belastungen standhalten und zeigt sich somit breiter Anwendungsperspektiven im medizinischen Bereich.

Kürzlich hat die Arbeit der Chinesischen Akademie der Waffenwissenschaften bewiesen, dass die perfekte Kombination aus Kaltspritztechnologie und Vakuumdestillation eine reine Titanbeschichtung mit einer durchdringenden porösen Struktur herstellen kann.

Das Verfahren besteht darin, eine Ti-Mg-Verbundbeschichtung durch Kaltspritztechnologie herzustellen, und die Herstellung einer porösen Titanbeschichtung erfolgt durch Vakuumdestillation des Mg in der Beschichtung. Sie verwendeten hausgemachtes Ti-Pulver und Mg-Pulver, die physikalisch damit gemischt wurden ein Massenverhältnis von 80:20, als Spritzpulver für die Beschichtung. Das gewählte Substrat zum Spritzen ist eine Titanlegierung der Klasse TC4 (0.{{1{{12} }}}02 Prozent H, 0,07 Prozent O, 0,02 Prozent N, 0,02 Prozent C, 0,04 Prozent Fe, 6,2 Prozent Al, 4,1 Prozent V, TiBal).Ti-Mg-Verbundbeschichtung wird durch Hochgeschwindigkeits- und Hochdruck-Kaltspritzgeräte hergestellt. Das Arbeitsgas ist N2, der Arbeitsdruck beträgt 3,0 MPa, die Gasheiztemperatur beträgt 300 Grad und der Sprühabstand beträgt 25 mm. Dann wird ein Vakuumsinterofen zur Vakuumdestillation der gesprühten Ti-Mg-Verbundbeschichtung mit a verwendet Kammerdruck von 2,0 ~ 2,3 MPa, eine Destillationstemperatur von 1100 Grad und eine Destillationszeit von 2 Stunden.

Der Test zeigte, dass die Bindungsgrenzfläche zwischen der erhaltenen Beschichtung und dem Substrat relativ eng ist, die Dichte der Beschichtung höher ist, die durchschnittliche Dicke etwa 250 µm beträgt und die Verteilung der beiden Komponenten in der Beschichtung relativ gleichmäßig ist. Die Bindungsstärke der Beschichtung und des Substrats erreichte 60 MPa und die Porosität der Beschichtung betrug weniger als 1 Prozent. Die Zusammensetzungsanalyse der Oberfläche wurde unter Verwendung eines Energiespektrumanalysators durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Titanpartikel in der Beschichtung keinen offensichtlichen Sauerstoffgehalt aufwiesen, was darauf hinweist, dass die Kaltspritztechnologie eine übermäßige Oxidation von Titanpulver gut vermied, was dazu beitrug, die ursprüngliche chemische Zusammensetzung des gespritzten Pulvers beizubehalten; Es wurde jedoch festgestellt, dass die Magnesiumpartikel in der Beschichtung mehr Verunreinigungen aufweisen, was hauptsächlich auf die hohe Aktivität von Magnesiummetall und die natürliche Oxidation in der Atmosphäre zurückzuführen ist. Um die Beschichtung porös zu machen, muss die Magnesiumkomponente in der gespritzten Beschichtung vorhanden sein entfernt, so dass die gesprühte Beschichtung vakuumdestilliert wird. Nach der Vakuumdestillation gibt es eine signifikante Durchgangslochstruktur in der Mikrostruktur der Beschichtung, die Porosität der Beschichtung erreicht 50 Prozent und die Porengrößenverteilung beträgt 30 ~ 100 µm. Die Ergebnisse der Energiespektrumanalyse auf der Oberfläche der Beschichtung zeigen, dass nur die Titankomponente nach der Vakuumdestillationsbehandlung der Beschichtung vorhanden ist und die Magnesiumkomponente vollständig destilliert wurde.