Metoda pripreme poroznog titanijumskog premaza

Metoda pripreme poroznog titanijumskog premaza

Porozna titanijumska pjena i njene legure kombinuju karakteristike legure titana i poroznog materijala, što može smanjiti težinu materijala bez slabljenja njegove čvrstoće, uz održavanje visoke žilavosti i otpornosti na koroziju.

Podrazumijeva se da pjena od titanijuma i njegove legure imaju važnu primenu u nekim posebnim oblastima, posebno u biomedicinskoj industriji. Budući da porozni titan ima i visoku biokompatibilnost i odlična mehanička svojstva, njegove prednosti su vrlo očigledne. U poređenju sa ukupnim poroznim titanovim materijalom, titanijum koji je porozan samo na površini ima veću mehaničku čvrstoću i može izdržati veća fiziološka opterećenja, čime se pokazuje šire izgledi za primjenu u medicinskom polju.

Nedavno je rad Kineske akademije nauka o oružju dokazao da savršena kombinacija tehnologije hladnog prskanja i vakuumske destilacije može pripremiti čisti titanijumski premaz s prodornom poroznom strukturom.

Metoda je priprema Ti-Mg kompozitnog premaza tehnologijom hladnog prskanja, a priprema poroznog titanijumskog premaza se ostvaruje vakuumskom destilacijom Mg u premazu. Koristili su domaći Ti prah i Mg prah koji su fizički pomiješani sa maseni omjer 80:20, kao prah za prskanje za premaz. Odabrana podloga za prskanje je legura titana 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 brzom i visokotlačnom opremom za hladno prskanje. Radni gas je N2, radni pritisak je 3,0 MPa, temperatura zagrevanja gasa je 300 stepeni, a rastojanje prskanja je 25 mm. Zatim se koristi vakuumska peć za sinterovanje za vakuumsku destilaciju raspršenog Ti-Mg kompozitnog premaza, sa pritisak u komori od 2.0~2.3MPa, temperatura destilacije od 1100 stepeni i vreme destilacije od 2h.

Ispitivanje je pokazalo da je veza između dobijenog premaza i podloge relativno čvrsta, gustina premaza je veća, prosječna debljina je oko 250µm, a raspodjela dvije komponente u premazu je relativno ujednačena. čvrstoća vezivanja premaza i podloge dostigla je 60MPa, a poroznost premaza manja od 1 posto. Analiza sastava površine je izvršena pomoću analizatora energetskog spektra. Rezultati su pokazali da čestice titanijuma u premazu nemaju očigledan sadržaj kiseonika, što ukazuje da je tehnologija hladnog prskanja izbjegla prekomjernu oksidaciju titanovog praha dobro, što je pogodovalo zadržavanju originalnog kemijskog sastava raspršenog praha; Međutim, utvrđeno je da čestice magnezija u premazu imaju više nečistoća, što je uglavnom posljedica visoke aktivnosti metalnog magnezija i prirodne oksidacije u atmosferi. Da bi premaz bio porozan, magnezijeva komponenta u prskanom premazu mora biti uklonjena, pa se prskani premaz vakuum destilira. Nakon vakuumske destilacije, postoji značajna struktura kroz rupe u mikrostrukturi premaza, poroznost premaza dostiže 50 posto, a raspodjela veličine pora je 30~100µm. Rezultati Analiza energetskog spektra na površini prevlake pokazuje da nakon obrade obloge vakuumskom destilacijom postoji samo komponenta titana, a da je magnezijeva komponenta potpuno destilirana.