Плазменная полировка как новый вариант полировки для снижения шероховатости поверхности пористого титанового сплава для 3D-печати

Поскольку внутренний импульс пористых структур не может быть отполирован обычным механическим загрязнением, необходимо найти альтернативный метод. Плазменное загрязнение является экологически чистым методом обработки, который особенно эффективен для умственных рабочих деталей сложной формы. Для начала поместите отделенные заготовки из титанового сплава в титановую корзину так, чтобы разные заготовки не касались друг друга.

Поместите титановую корзину в печь для термообработки при комнатной температуре и закройте дверцу печи. Откройте газовый клапан, чтобы удалить воздух и поддерживать соответствующую степень вакуума. Чтобы сначала установить процесс термообработки, нагрейте печь до 800 градусов Цельсия в течение 1,5 часов, а затем поддерживайте температуру в течение двух часов перед охлаждением.

После термической обработки охладите печь до комнатной температуры и наполните печь воздухом. Как только печь вернется к атмосферному давлению, как показано на панели, выньте пористую заготовку из титанового сплава. Чтобы получить изображение поверхностей заготовки с помощью конфокального микроскопа, поместите заготовку на платформу для хранения горизонтально.

Измерьте среднее арифметическое поверхностного значения шероховатости или параметр RA. Выберите 2,5-кратное увеличение и выберите широкий для режима реального времени. Чтобы наблюдать за общей ситуацией, нажмите автоматическую интенсивность и перейдите к 5-кратному увеличению.

Нажмите «Автоматическая интенсивность» и установите режим реального времени на «Комп». Выберите интересующую область, нажмите «Установить сначала в самой низкой точке» и «Установить последнюю» в самой высокой точке, а затем установите захват в нормальное состояние. Примерно через пять минут импортируйте результаты в новый документ в программном обеспечении ConfoMap ST8.

RA легко получить в таблице параметров в ConfoMap ST. Наблюдайте за общим состоянием заготовки с помощью пятикратного зеркала. Затем переключитесь на мощное зеркало и сфокусируйте поле зрения на трабекуляре. Количественно оцените эффект плазменной полировки по RA заготовки перед плазменной полировкой.

Для плазменной полировки используйте 4%-ный раствор сульфата аммония с pH от 5,7 до 6,1 в качестве электролита. Поместите поверхность пористой заготовки из титанового сплава, подлежащую полировке, горизонтально и закрепите ее на приспособлении. Затем поместите приспособление в машину для плазменной полировки.

Установите ток полировки на 59 пар ампер, напряжение на 313 вольт и температуру полировального электролита на 101,6 градуса Цельсия и проведите плазменную полировку в соответствии с этими параметрами. Проведя плазменную полировку в течение 90 секунд, выньте приспособление из машины для плазменной полировки. Затем немного измените положение точки зажима, где заготовка закреплена на приспособлении.

Никакой электрохимической реакции там не происходило, так как он не контактировал с полировальным раствором. Снова проведите плазменную полировку в течение 90 секунд и выньте приспособление из машины для плазменной полировки. Извлеките заготовку из приспособления и поместите ее в ультразвуковую очистительную машину с деионизированной водой.

Установите температуру воды 30 градусов по Цельсию и очищайте заготовку в течение двух минут. Через две минуты выньте заготовку и выдуйте остатки жидкости воздухом под высоким давлением. После завершения плазменной полировки визуализируйте поверхности с помощью сканирующей электронной микроскопии и конфокальной микроскопии так же, как показано ранее.

Изображения сканирующей электронной микроскопии выявили различие в морфологии поверхности заготовки из пористого титанового сплава до и после плазменной полировки. При 30-кратном и 100-кратном увеличении поверхность до плазменной полировки казалась более шероховатой. При увеличении до 500x полурасплавленные порошки и абляционные оксидные слои, наблюдаемые на поверхности сплава до плазменной полировки, в основном отсутствовали после полировки.

Интересно, что пористый размер и трабекулярные диаметры соответствовали дизайну даже после полировки. Вся и часть пористой заготовки из титанового сплава были визуализированы с помощью быстрого вращающегося конфокального микроскопа. Шероховатость поверхности в обоих случаях была высокой до плазменной полировки.

Шероховатость поверхности пористых структур, выявленных РА, значительно снижается после полировки. Эта технология объяснила, что пористые заготовки из титанового сплава могут уменьшить шероховатость поверхности с помощью технологии плазменного загрязнения. Дальнейшие исследования могут быть проведены для определения оптимальных параметров.