Titaanplaadi pinnatöötlus: peitsimine, elektropoleerimine ja anodeerimine ASTM B265 järgi

Kaubanduslikult puhas titaanplaat ja sulamist plaat jätavad veskist alles pooleldi viimistletud pinna. Kuumvaltsikaal, hapnikuga -rikastatud alfa-korpus, tööriistadest kogutud raud ja määrdeainete jäägid asuvad metalli peal ning igaüks neist muudab plaadi käitumist töö ajal. Pinnatöötlus eemaldab need kihid ja, kui rakendus seda vajab, taastab kindlaksmääratud paksuse ja värviga kontrollitud oksiidi. Siin kirjeldatud meetodid kehtivad plaatidele paksusega 0,5 mm kuni 100 mm, mis tarnitakse ASTM B265 või vastavate GB/T 3621 tähistusega.

Mida pinnatöötlus tegelikult muudab

Kolm omadust on konstrueeritud korraga: karedus, pinna keemia ja oksiidi olek.

Karedus:tihendipesad, tihenduspinnad ja vaakumpinnad vajavad tavaliselt Ra 0,4–1,6 mikromeetrit, samas kui kulumishoolduse või mittepeegeldava nõude korral võib vaja minna puhutud viimistlust.

Keemia:sisseehitatud raua, vase ja madalal{0}}sulavate plekkide eemaldamine kõrvaldab galvaanilised kohad; alfa korpuse eemaldamine taastab elastsuse ja väsimustugevuse.

Oksiid:anodeerimine või termiline oksüdatsioon paksendab loodusliku 2–10 nm passiivse kile barjääriks 20–200 nm.

Vesinik on peidetud muutuja. Iga hape või elektrokeemiline samm võib juhtida võre vesinikku ja ASTM B265 piirab vesiniku sisaldust 1.–4. klasside puhul 0,015 massiprotsendiga. Seetõttu tuleb marineerimisvanne reguleerida happe suhte, temperatuuri ja sukeldumisaja järgi, selle asemel, et töötada kindla kella järgi, ning vesinikku tuleks pärast pikka kastmist uuesti-kontrollida.

Mehaanilised meetodid: lihvimine, lõhkamine ja poleerimine

Mehaaniline töö on katlakivi ja tasandusplaadi eemaldamise esimene etapp. Lintlihvimine tsirkooniumoksiidi või alumiiniumoksiidi abrasiiviga, millele järgneb järk-järgult peenem tera, kontrollib tasasust ja karedust. Alumiiniumoksiidi või granaadiga lõhkamine annab ühtlase mati pinna ja seda kasutatakse sageli enne liimimist, kuna nurkprofiil annab mehaanilise võtme.

Kaks reeglit takistavad saastumist. Esiteks ärge kunagi puhuge titaani terasterase või abrasiividega, mida on varem kasutatud süsinikterasel; pinnale kantud rauaosakesed tekitavad korrosioonisüvendeid ja neid saab implantaadi- ja kosmosetöödel tagasi lükata. Teiseks hoidke titaanist tööriistad, harjad ja kinnitused roostevabast ja süsinikterasest eraldi ning eemaldage enne mis tahes abrasiivset sammu rasvast, et liivakiledesse ei surutaks liiva.

Peegelpoleerimine on mitmeetapiline{0}}toiming: 320–400 tera, seejärel 600–800, seejärel alumiiniumoksiidi või kolloidse ränidioksiidi suspensioon pehmel padjal. Õhukese plaadi puhul tuleb piirata rõhku ja pinnal tekkivat soojust, sest külmtöötlemine tõstab tugevust ja vähendab plastsust madalas kihis.

Keemilised meetodid: marineerimine, passiveerimine ja elektropoleerimine

Marineerimine eemaldab katlakivi ja alfa korpuse. Standardvann on lämmastik- ja vesinikfluoriidhappe segu, tavaliselt 20–45 mahuprotsenti lämmastikhapet ja 1–5 mahuprotsenti vesinikfluoriidhapet, mida kasutatakse toatemperatuuril kuni umbes 60 kraadi Celsiuse järgi. Lämmastikhape passiveerib ja pärsib vesiniku omastamist; vesinikfluoriidhape lahustab oksiidi ja selle all oleva metalli. Ilma lämmastikkomponendita ründab vann metalli agressiivselt ja vesiniku neeldumine tõuseb kiiresti.

Pärast peitsimist loputatakse plaati deioniseeritud vees ja passiveeritakse lämmastikhappe lahuses, mida on kirjeldatud standardis ASTM B600 katlakivi eemaldamiseks ja puhastamiseks ning ASTM F{1}} kirurgiliste implantaatide puhul. Hele, ühtlane helehall{3}}pind näitab õiget peitsimist; määrdunud hall või must pind näitab kas ammendatud vanni või mittetäieliku katlakivi eemaldamist ning seda tuleb pigem uuesti-töödelda, mitte lihvida.

Elektropoleerimine eemaldab alalisvoolu all olevas happelises elektrolüüdis metalliioonid ioonide kaupa. See silub mikro-piigid, ei jäta mehaanilist külmtööd ja loob pinna, mis vabastab kergesti saastumise, mistõttu on see tavaline farmaatsia-, pooljuht- ja üli{2}}kõrge-vaakumkomponentidel. Hästi ettevalmistatud plaadil on saavutatav pinnaviimistlus Ra 0,2 kuni 0,4 mikromeetrit.

Anodeerimine ja termiline oksüdatsioon

Anodeerimine kasvatab oksiidi anoodiliselt. Häirevärvid sõltuvad moodustumispingest: ligikaudu 20 V annab pronksi, 30 V sinine, 60 kuni 70 V kuldne ja 80 V või rohkem violetset. II tüüpi anoodkatted on dekoratiivsed ja kergelt kulumiskindlad, kõrgemal pingel moodustatud III tüüpi katted on aga paksemad ning neid kasutatakse kulumis- ja kulumiskindluse tagamiseks; ravi katab AMS 2488. Anodeeritud pinnad ei ole elektrit -juhtivad, seega on vaja maskeerida kõikjal, kus on vaja elektrilist järjepidevust või keevitamist.

Termiline oksüdatsioon viiakse läbi õhus või kontrollitud atmosfääris temperatuuril 400–700 kraadi Celsiuse järgi. See tekitab kõva, kleepuva oksiidi, mis parandab kulumiskindlust, kuid kulutab elastsust, kui sellega liialdada, sest hapnik difundeerub metalli ja{3}}loob alfa-ümbrise uuesti. Aeg ja temperatuur peavad vastama paksusele ning plaati jahutatakse tavaliselt aeglaselt, et vältida moonutusi.

Õige marsruudi valimine

Levinud vead ja kuidas neid avastada

Liiga tugev lihvimine õhukesel plaadil, mis tõstab kohapeal kõvadust ja tekitab vormimise käigus pragusid.

Söövitushappe jätmine pimeaukudesse ja vuukidesse, kus see söövitab ja põhjustab lõpuks vesinikpragusid.

Kasutatakse sama lõhkamiskappi terase ja titaani jaoks, mis kannab üle rauda ja tekitab märjal kasutamisel roostetaolist plekki-.

Hiljem keevitatava pinna anodeerimine, mis viib keevisvanni hapniku{0}}rikka saastumise.

Marineeritud pinna hindamine ainult värvi järgi; karedust ja vesinikusisaldust tuleb mõõta, mitte eeldada.

KKK

K: Kas ma saan eemaldada katlakivi titaanplaadilt ainult jahvatamise teel?
Lihvimine eemaldab nähtava katlakivi, kuid harva eemaldab täieliku alfa-korpuse, kuna hapnikuga{0}}rikastatud kiht ulatub kümneid mikromeetreid pinnast allapoole. Kui elastsus ja väsimise eluiga on olulised, on vaja marineerimist või jahvatamist ja peitsimist.

K: Millist happesegu kasutatakse titaani peitsimiseks?
Lämmastik- ja vesinikfluoriidhappevann, tavaliselt 20–45 mahuprotsendilise lämmastikhappe ja 1–5 mahuprotsendilise vesinikfluoriidhappega. Lämmastikhape piirab vesiniku kogumist ja vanni juhitakse pigem tiitrimise ja temperatuuri kui fikseeritud sukeldumisajaga.

K: Kas anodeerimine muudab plaadi mõõtmeid?
Ainult marginaalselt. II tüüpi katte paksus on mõnikümmend nanomeetrit kuni mikromeetri murdosa, nii et mõõtmete muutus jääb tavaliselt normaalse töötlustolerantsi piiridesse, kuid III tüüpi katteid tuleks arvestada tihedate{1}}tolerantsidega osade puhul.

K: Miks lõhkatud titaanpind mõnikord merevees määrib?
Värvimine tähendab tavaliselt, et pinnale puhuti raud- või terassaaste. Kasutage ainult titaanile mõeldud alumiiniumoksiidi või granaadi abrasiivi ja passiveerige pind pärast lõhkamist.

K: Kas vesinik on pärast peitsimist probleem?
See võib olla. ASTM B265 lubab 1.–4. klassis maksimaalselt 0,015 massiprotsenti vesinikku, nii et pikk kastmine, kõrge temperatuur või ebapiisava lämmastikhappesisaldusega vann võib plaadi spetsifikatsioonist väljapoole lükata. Kontrollige vesinikku pärast tugevat marineerimist või korduvat marineerimist.

K: Milline pinnaviimistlus on soojusvaheti plaadi jaoks parim?
Tavaliselt eelistatakse marineeritud ja passiveeritud viimistlust. See on puhas, ühtlane ja mustusevaba, mis aitab passiivsel kilel pärast puhastamist kiiresti reformida ja vähendab ladestuse -aluse korrosiooni ohtu.