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錦州市金屬材料研究所

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鈦的表面處理技術

2022-02-14

    在高溫下易于與空氣中的O、H、N等元素及包埋料中的Si、Al、Mg等元素發生反應,在鑄件表面形成表面污染層,使其優良的理化性能變差,硬度增加、塑性、彈性降低,脆性增加。

    鈦的密度小,故鈦液流動時慣性小,熔鈦流動性差致使鑄流率低。鑄造溫度與鑄型溫差(300℃)較大,冷卻快,鑄造在保護性氣氛中進行,鈦鑄件表面和內部難免有氣孔等缺陷出現,對鑄件的質量影響很大。 

    因此,鈦鑄件的表面處理與其它牙用合金相比顯得更為重要,由于鈦的獨特的理化性能,如導熱系數小、表面硬度、及彈性模量低,粘性大,電導率低、易氧化等,這對鈦的表面處理帶來了很大的難度,采用常規的表面處理方法很難達到理想的效果。必須采用特殊的加工方法和操作手段。

    鑄件的后期表面處理不僅是為了得到平滑光亮的表面,減少食物及菌斑等的積聚和粘附,維持患者的正常的口腔微生態的平衡,同時也增加了義齒的美感;更重要的是通過這些表面處理和改性過程,改善鑄件的表面性狀和適合性,提高義齒的耐磨、耐蝕和抗應力疲勞等理化特性。

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    一、 表面反應層的去除 

    表面反應層是影響鈦鑄件理化性能的主要因素,在鈦鑄件研磨拋光前,必須達到完全去除表面污染層,才能達到滿意的拋光效果。通過噴砂后酸洗的方法可完全去除鈦的表面反應層。 

    1. 噴砂: 鈦鑄件的噴砂處理一般選用白剛玉粗噴較好,噴砂的壓力要比非貴金屬者較小,一般控制在0.45Mpa以下。因為,噴射壓力過大時,砂粒沖擊鈦表面產生激烈火花,溫度升高可與鈦表面發生反應,形成二次污染,影響表面質量。時間為15~30秒,僅去除鑄件表面的粘砂、表面燒結層和部分和氧化層即可。其余的表面反應層結構宜采用化學酸洗的方法快速去除。 

    2. 酸洗: 酸洗能夠快速完全去除表面反應層,而表面不會產生其他元素的污染。HF—HCl系和HF—HNO3系酸洗液都可用于鈦的酸洗,但HF—HCl系酸洗液吸氫量較大,而HF—HNO3系酸洗液吸氫量小,可控制HNO3的濃度減少吸氫,并可對表面進行光亮處理,一般HF的濃度在3%~5%左右,HNO3的濃度在15%~30%左右為宜。

    二、鑄造缺陷的處理 

    內部氣孔和縮孔內部缺陷:可等熱靜壓技術(hot isostatic pressing)去除, 但對義齒的精度會產生影響,Z好用X線探傷后,表面磨除暴露氣孔,用激光補焊。表面氣孔缺陷可直接用激光局部焊接修補。


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