医用钛合金超声_电化学抛光工艺

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------医用钛合金超声_电化学抛光工艺医用钛合金超声2电化学抛光工艺包胜华,吴蒙华,刘正宁(大连大学机械工程学院,辽宁大连　116622)[摘　要]　研究了一种对常用的医用钛合金(Ti26Al24V)试件进行表面光整加工的新工艺。在试验的基础上,将功率超声波与电化学作用相结合,利用功率超声波的能量特性并结合电化学抛光的特点,实现对常用钛合金试件的超声2电化学抛光处理。分析了功率超声波对电化学抛光过程

2、的促进作用及电流密度对抛光效果的影响,获得了较为合理的工艺参数。结果表明,采用合理的超声2电化学抛光工艺参数,经2min左右时间,试件表面粗糙度由312μm降至012μm,这不仅可以改善试件的表面粗糙度,而且还可以增加表面氧化膜中钛的氧化物含量,性和耐腐蚀性。[关键词]　抛光;工艺;超声2电化学;[中图分类号]　TG175　[]A-1560(2005)11-0034-030　引　言医用钛合金(26Al24V)具有很高的力学强度、耐腐蚀性能,很低的弹性模量和密度,其表面可生成一层厚度在500～3000nm(以TiO2、TiO、Ti2O3、Ti3O5等为主)热力学稳定的氧化膜,并具有

3、出色的生物相容性,因而被广泛应用于人造骨、关节、牙等各种植入物、矫形物、手术器械、医疗仪器[1～4]等。医用钛合金的耐腐蚀性随粗糙度的提高而降——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------低,宏观平滑而微观粗糙的表面具有良好的耐[5～8]腐蚀性和较低的离子释放率。因此,对医用钛合金植入物进行表面光整处理,减少植入后金属离子的释放和腐蚀的产生。由于钛合金的切削性能

4、差,表面极易氧化,目前国内外通常采用精锻、真空精铸、冷(热)镦等进行成形加工,并采用电镀、机[9,10]械抛光、化学镀等方法进行表面光整加工,工艺复杂难以掌握,而且易产生氢脆、裂纹、表面粗糙等缺陷,因此,常对金属零件表面进行抛光处理。超声波技术是一项比较成熟的应用技术,它可提高非均相反应速率,加速反应物和产物的扩[12～15]散过程。超声波与电化学方法相结合(Sono2[16]electrochemistry),可大大提高加工效率。本工作以医用钛合金(Ti～6Al～4V)为研究对象,在甲酰胺为基础的非水电解液中,进行了超声2电化学　　[收稿日期]　20050511　　[基金项目]

5、　辽宁省教育厅高校科学研究项目(2023901009)[11]抛光的研究。——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------1　试　验1.1　试件前处理试件材料为Ti26Al24V钛合金,尺寸为20mm×40mm×1mm,表面粗糙度3.2μm左右。前处理工艺流程为:除油(碱性液、溶剂、超声波)→水洗→酸洗(2%HF)除氧化层→水洗。1.2　基本装置试验的基本装置见图

6、1。图1　试验的基本装置1.3　基本工艺参数极间距1～2mm极间电压8～15V2电流密度0.5～1.2A/cm电解抛光液温度55～60℃电解抛光液成分5%～15%　H3NO3S+82%～92%HCONH2+3%光亮剂(糖精钠,C7H4O3NSNa?2H2O,羰基官能团)34　医用钛合金超声超声波功率超声波频率超声波作用方向0～600W48kHzX、Z-电化学抛光工艺超声2电化学复合作用时间1～3min——————————————————————————————————————-----------------------------------------------------

7、-------------------------------------------在上述工艺参数范围内,采用甲酰胺为基础液,辅加氨磺酸的非水电化学抛光液,在温度变化不大的情况下,分别在不同超声波功率和电流密度条件下进行超声2电化学抛光试验。2　结果与分析2.1　试验结果经过超声2电化学抛光加工后,试件表面粗糙度Ra=0.2μm,比其加工前Ra=3.2μm有了明显的改善,宏观上看试件表面平整光亮。在JSM25600LV型扫描电镜(SEM)图2。使用AMICUS子能谱(XPS),