3D印刷用の多孔質チタン合金の表面粗さを低減するための新しい研磨オプションとしてのプラズマ研磨

多孔質構造の内部パルスは、従来の機械的汚染では研磨できないため、別の方法を見つける必要があります。プラズマ汚染は環境にやさしい処理方法であり、複雑な形状のメンタルワークピースに特に効果的です。まず、分離したチタン合金のワークピースを、異なるワークピースが互いに接触することなくチタンバスケットに入れます。

チタンバスケットを室温の熱処理炉に入れ、炉のドアを閉じます。ガスバルブを開いて空気を取り除き、適切な真空度を維持します。最初に熱処理プロセスを設定するには、炉を摂氏800度に1.5時間加熱し、次に温度を2時間維持してから冷却します。

熱処理後、炉を室温まで冷却し、炉内に空気を充填する。パネルに見られるように炉が大気圧に戻ったら、多孔質チタン合金ワークピースを取り出します。共焦点顕微鏡を使用してワークピースの表面を画像化するには、ワークピースを保管プラットフォームに水平に置きます。

表面の算術平均粗さまたはRAパラメータを測定します。2.5倍の倍率を選択し、ライブモードにはワイドを選択します。全体的な状況を観察するには、[自動強度]をクリックして5倍の倍率に移動します。

「自動強度」をクリックし、ライブモードを「コンポジション」に設定します。対象領域を選択し、「最初に最低点に設定」をクリックし、「最後に最高点に設定」をクリックして、取り込みを標準に設定します。約5分後、結果をConfoMap ST8ソフトウェアの新しいドキュメントにインポートします。

RAは、ConfoMap STのパラメータテーブルで簡単に取得できます。5倍ミラーでワークピースの全体的な状態を観察します。次に、高出力ミラーに切り替えて、視野を小柱に焦点を合わせます。プラズマ研磨前のワークのRAによるプラズマ研磨効果を定量化します。

プラズマ研磨には、電解質としてpH5.7〜6.1の4%硫酸アンモニウム溶液を使用してください。研磨する多孔質チタン合金ワークピースの表面を水平に置き、固定具に固定します。次に、固定具をプラズマ研磨機に入れます。

研磨電流を59アンペア、電圧を313ボルト、研磨電解液温度を摂氏101.6度に設定し、これらのパラメータに従ってプラズマ研磨を行います。プラズマ研磨を90秒間行った後、治具をプラズマ研磨機から取り出します。次に、ワークピースが固定具に固定されているクランプポイントの位置を少し変更します。

研磨液と接触していなかったため、電気化学反応は発生しませんでした。再度プラズマ研磨を90秒間行い、治具をプラズマ研磨機から取り出します。固定具からワークピースを取り外し、脱イオン水で超音波洗浄機に入れます。

水温を摂氏30度に設定し、ワークピースを2分間清掃します。2分後、ワークを取り出し、高圧空気で残留液を吹き飛ばします。プラズマ研磨が完了したら、前と同じように走査型電子顕微鏡と共焦点顕微鏡を使用して表面を画像化します。

走査型電子顕微鏡像から、プラズマ研磨前後の多孔質チタン合金加工品の表面形態の違いが明らかになった。30倍と100倍の倍率では、プラズマ研磨前の表面は粗く見えました。500倍に拡大すると、プラズマ研磨前に合金表面に観察された半溶融粉末とアブレーション酸化物層は、研磨後にほとんど存在しないことがわかりました。

興味深いことに、多孔質のサイズと小柱の直径は、研磨後も設計と一致していました。多孔質チタン合金加工物の全体および一部を、高速回転共焦点顕微鏡を用いて画像化した。いずれの場合も、プラズマ研磨前は表面粗さが高かった。

RAによって明らかにされた多孔質構造の表面粗さは、研磨後に著しく減少する。この技術は、多孔質チタン合金ワークピースがプラズマ汚染技術によって表面粗さを減らすことができることを説明しました。最適なパラメータを決定するために、さらなる研究を行うことができます。