鈦合金表面多孔涂層的應(yīng)用_www.nmware.com

在鈦合金基材表面附加一層多孔鈦涂層就是一種表面多孔化的方法，已有報(bào)道，將鈦粉置于真空環(huán)境中通過無壓高溫?zé)Y(jié)法可以制備出多孔鈦涂層，但是所得的涂層存在孔隙率低、彈性模量高的缺點(diǎn)。又據(jù)報(bào)道，將粗鈦粉和細(xì)鈦粉物理混合后，利用等離子噴涂技術(shù)也可以制備出多孔鈦涂層，但該涂層存在氧含量高、孔形不規(guī)則和貫通孔過少等問題。

鈦金屬過濾器具有：
(1)過濾精度高?？蓪\紅黃色的溶劑(Fe質(zhì)量濃度為l0～l5 g／L左右)過濾為無色透明的液體(固體懸浮物、Fe全部濾除，溶劑中Fe質(zhì)量濃度降至5 g／L以下)。
(2)耐酸堿性能好。可用于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿及各種有機(jī)溶劑的過濾。
(3)機(jī)械強(qiáng)度高。微孔使用、清洗不變形，工作壓力可以達(dá)到1.0 MPa。
(4)使用壽命長(zhǎng)。一般情況下用于濾除溶劑中鐵離子，鈦金屬濾芯可使用3～5年。
(5)操作方便，可持續(xù)運(yùn)行。濾芯組的完全再生，不必配制特殊的化學(xué)清洗液，熱鍍鋅現(xiàn)場(chǎng)即可解決。

多孔材料是一種新型的結(jié)構(gòu)與功能材料，它可以在較輕的重量下有效地發(fā)揮其力學(xué)性能與結(jié)構(gòu)性能。與實(shí)體材料相比，這些特殊的輕質(zhì)材料具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。鈦及鈦合金具有低密度、高比強(qiáng)度、較寬的工作溫度范圍、良好的耐腐蝕性和生物相容性等優(yōu)異性能。多孔泡沫鈦及鈦合金融合了鈦合金與多孔材料的特性，能夠減輕材料的重量而不削弱其強(qiáng)度，同時(shí)保持高的韌性和耐腐蝕性。因此，泡沫鈦及其合金在一些特殊領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值，特別是在生物醫(yī)用行業(yè)，由于多孔鈦兼有高生物相容性和優(yōu)秀的機(jī)械性能，所以優(yōu)勢(shì)十分明顯。相比整體多孔鈦材，僅在表面進(jìn)行多孔化處理的鈦材具備更高的機(jī)械強(qiáng)度，可承受更大的生理負(fù)荷，因而在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出更為廣闊的應(yīng)用前景。

檢測(cè)表明，所獲涂層與基體的結(jié)合界面較為緊密，涂層的致密度較高，平均厚度為250μm左右，涂層中兩種成分的分布較為均勻。經(jīng)測(cè)定，涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到60 MPa，涂層孔隙率小于1%。利用能譜分析儀對(duì)表面進(jìn)行成分分析，結(jié)果顯示，涂層中的鈦粒子沒有明顯的氧含量，表明冷噴涂技術(shù)很好地避免了鈦粉的過度氧化，從而有利于保留噴涂粉末原有的化學(xué)成分；但涂層中的鎂粒子發(fā)現(xiàn)存在較多的雜質(zhì)，這主要是由于鎂金屬的活性過高，在大氣中發(fā)生自然氧化所致。為使涂層多孔化，必須將噴涂態(tài)涂層中的鎂成分去除，因此對(duì)噴涂態(tài)涂層進(jìn)行了真空蒸餾。真空蒸餾后涂層的顯微結(jié)構(gòu)存在明顯的貫通孔狀結(jié)構(gòu)，涂層的孔隙率達(dá)到了50%，孔徑分布為30~100μm。涂層表面的能譜分析結(jié)果表明，涂層在真空蒸餾處理后只有鈦元素成分存在，鎂元素成分已經(jīng)完全蒸餾。

最近，中國(guó)兵器科學(xué)研究院采用冷噴涂技術(shù)制備了Ti-Mg復(fù)合涂層，通過對(duì)該涂層中Mg的真空蒸餾實(shí)現(xiàn)多孔鈦涂層的制備。他們采用自制的Ti粉和Mg粉，按80∶20的質(zhì)量比物理混合后，作為該涂層的噴涂粉末。噴涂所選基體為TC4 牌號(hào)的鈦合金（0.002％ H，0.07％ O，0.02％ N，0.02％ C，0.04％ Fe，6.2％ Al，4.1％ V，Ti Bal）。采用高速高壓冷噴涂設(shè)備制備Ti-Mg復(fù)合涂層，工作氣體為N2，工作壓力為3.0 MPa，氣體加熱溫度為300℃，噴涂距離為25 mm。然后，采用真空燒結(jié)爐對(duì)噴涂態(tài)Ti-Mg復(fù)合涂層進(jìn)行真空蒸餾，腔室壓力為2.0~2.3 MPa，蒸餾溫度為1100℃，蒸餾時(shí)間為2h。