Ποιος είναι ο ρόλος του χημικού γυαλίσματος στην τρισδιάστατη εκτύπωση μετάλλων;

一, Η κύρια ιδέα πίσω από το χημικό γυάλισμα είναι η επιλεκτική διάλυση και η ανοικοδόμηση της επιφάνειας.
Η αλληλεπίδραση οξείδωσης-μείωσης μεταξύ χημικών αντιδραστηρίων (όπως όξινα ή αλκαλικά διαλύματα) και της μεταλλικής επιφάνειας κάνει το επιφανειακό στρώμα να διαλύεται με ρυθμισμένο τρόπο κατά τη διάρκεια της χημικής στίλβωσης. Τα κύρια μέρη του είναι:
Οι μικροσκοπικές προεξοχές διαλύονται πιο εύκολα: Όταν η επιφάνεια είναι ανώμαλη (όπως όταν υπάρχουν σημάδια επικάλυψης της πισίνας συγκόλλησης ή σωματίδια σκόνης που δεν έχουν λιώσει), συμβαίνει το φαινόμενο "η προεξοχή διαλύεται κατά προτίμηση" επειδή υπάρχει μεγαλύτερη εκτεθειμένη περιοχή και ταχύτερος ρυθμός χημικής αντίδρασης.
Ισοπέδωση μέσω επιφανειακής τάσης: Όταν τα μεταλλικά ιόντα διαλύονται, πηγαίνουν προς κοίλα σημεία λόγω επιφανειακής τάσης. Αυτό δημιουργεί μια λεία, ομοιόμορφη επιφάνεια μόλις σκληρύνει. Για παράδειγμα, η χημική στίλβωση μπορεί να μειώσει την τραχύτητα επιφάνειας (Ra) του τρισδιάστατου εκτυπωμένου κράματος τιτανίου από 6–12 μm σε 0,2–1 μm, η οποία είναι εντός των κριτηρίων βιοσυμβατότητας που απαιτούνται για τα ιατρικά εμφυτεύματα.
Αφαίρεση του στρώματος σφάλματος: Η χημική στίλβωση μπορεί να αφαιρέσει με ακρίβεια τα σωματίδια σκόνης που δεν έχουν λιώσει που έχουν κολλήσει στην επιφάνεια (πάχους περίπου 70 μ m), γεγονός που αποτρέπει την υποεπιφανειακή ζημιά που μπορεί να συμβεί με την τυπική μηχανική στίλβωση. Ερευνητές από τη Σιγκαπούρη δημιούργησαν έναν νέο τρόπο γυαλίσματος από ανοξείδωτο χάλυβα 316L που χρησιμοποιεί παλμούς υψηλής{3}}τάσης και παραδοσιακή ηλεκτροχημική στίλβωση για να κάνει την επιφάνεια λιγότερο τραχιά. Η νέα μέθοδος διατηρεί τις ιδιότητες απορρόφησης ενέργειας-της αρχικής δομής πλέγματος.
2, Ο κύριος σκοπός της χημικής στίλβωσης είναι να βελτιώσει την επιφάνεια και να την κάνει πιο χρήσιμη.
1. Βελτίωση της ποιότητας της επιφάνειας: ξεπερνώντας τα γεωμετρικά όρια και γυάλισμα πολύπλοκων δομών
Όσον αφορά το γυάλισμα, τα περίπλοκα γεωμετρικά σχήματα της μεταλλικής τρισδιάστατης εκτύπωσης, όπως τα πλέγματα, τα εσωτερικά κανάλια και οι πορώδεις δομές, μπορεί να είναι δύσκολο να εργαστείτε. Η χημική στίλβωση, η οποία δεν απαιτεί επαφή, είναι τώρα ο καλύτερος τρόπος για να χειριστείτε αυτά τα είδη δομών:
Γυάλισμα εσωτερικών καναλιών: Τα χημικά αντιδραστήρια μπορούν να εισέλθουν σε εσωτερικά κανάλια πλάτους μόνο λίγων μικρομέτρων για να απαλλαγούν από τα γρέζια που δημιουργούνται από την επικάλυψη της δεξαμενής τήγματος. Για παράδειγμα, μετά από χημική στίλβωση, το εσωτερικό κανάλι ροής του ακροφυσίου καυσίμου σε κινητήρα αεροπλάνου μειώνει την αντίσταση ροής κατά 15% και κάνει τον κινητήρα να χρησιμοποιεί λιγότερο καύσιμο.
Βελτιστοποίηση της πορώδους δομής: Η χημική στίλβωση μπορεί να απαλλαγεί από χαλαρά σφαιρικά στρώματα στην επιφάνεια των πόρων των ιατρικών εμφυτευμάτων όπως τα κύπελλα ισχίου και οι συσκευές ενδοσωματικής σύντηξης. Αυτό διευκολύνει τα οστικά κύτταρα να κολλήσουν στα εμφυτεύματα. Μελέτες δείχνουν ότι η τραχύτητα επιφάνειας του γυαλισμένου πορώδους κράματος τιτανίου μειώνεται κατά 90%, ενώ ο ρυθμός ενσωμάτωσης των οστών ενισχύεται κατά 40%.
Το χημικό γυάλισμα μπορεί να λειτουργήσει σε οποιοδήποτε σχήμα εξαρτήματος, επομένως μπορεί να λειτουργήσει και σε επιφάνειες ελεύθερης-μορφής. Για παράδειγμα, η χημική στίλβωση έκανε την περίπλοκη αεροδυναμική επιφάνεια των τρισδιάστατων εκτυπωμένων πτερυγίων στροβίλου πιο λεία κατά 10 μ m έως 1 μ m και αύξησε την αεροδυναμική τους απόδοση κατά 8%.
2. Βελτίωση της μηχανικής απόδοσης: απαλλαγείτε από ελαττώματα και κάντε τη διάρκεια ζωής της κόπωσης μεγαλύτερη
Οι ρωγμές κόπωσης σε μεταλλικά τρισδιάστατα εκτυπωμένα αντικείμενα ξεκινούν με επιφανειακά ελαττώματα. Η χημική στίλβωση βελτιώνει τα μηχανικά χαρακτηριστικά με τους ακόλουθους τρόπους:
μείωση της υπολειπόμενης τάσης: Η χημική στίλβωση μπορεί να μειώσει εν μέρει την υπολειπόμενη τάση που προκαλείται από την εκτύπωση διαλύοντας μικροσκοπικές περιοχές. Για παράδειγμα, το χημικό γυάλισμα μπορεί να επεκτείνει τη διάρκεια κόπωσης χαμηλού κύκλου των 3D εκτυπωμένων κραμάτων νικελίου-υψηλής- θερμοκρασίας από 5000 κύκλους σε 12000 κύκλους.
Εξάλειψη της αιτίας των ρωγμών: Τα επικαλυπτόμενα σημάδια των μη λιωμένων σωματιδίων σκόνης και η λιωμένη λίμνη είναι κοινά σημεία όπου ξεκινούν οι ρωγμές. Η χημική στίλβωση μπορεί να διορθώσει αυτά τα προβλήματα και να αυξήσει το όριο ανάπτυξης ρωγμών κόπωσης κατά 30%.
Επιφανειακή πύκνωση: Το επιφανειακό στρώμα γίνεται πιο πυκνό μετά τη χημική στίλβωση λόγω της διαδικασίας διάλυσης και στη συνέχεια στερεοποίησης ξανά. Για παράδειγμα, μετά από χημική στίλβωση, το πορώδες ενός τρισδιάστατου-εκτυπωμένου κράματος χρωμίου κοβαλτίου πέφτει από 0,8% σε 0,02% και η αντοχή του στη διάβρωση αυξάνεται πέντε φορές.
3. Βελτιστοποίηση βιοσυμβατότητας: πληροί αυστηρά ιατρικά πρότυπα
Τα ιατρικά εμφυτεύματα πρέπει να έχουν πολύ λεία επιφάνεια και να είναι βιοσυμβατά. Η χημική στίλβωση εξυπηρετεί τις ανάγκες του ιατρικού τομέα με τους εξής τρόπους:
Οι τραχιές επιφάνειες μπορούν εύκολα να γίνουν κρυψώνες για βακτήρια, γι' αυτό φροντίστε να τις διατηρείτε καθαρές. Το χημικό γυάλισμα μπορεί να κάνει τις επιφάνειες πιο ομαλές μέχρι το επίπεδο κάτω-μικρο, γεγονός που μειώνει σημαντικά τον κίνδυνο μόλυνσης. Μετά από χημική στίλβωση, η προσάρτηση του Staphylococcus aureus σε εμφυτεύματα γόνατος από τρισδιάστατο-εκτυπωμένο κράμα τιτανίου μειώθηκε κατά 90%, για παράδειγμα.
Έλεγχος απελευθέρωσης ιόντων: Όταν γυαλίζετε οτιδήποτε μηχανικά, μπορεί να προσθέσει ρύπους που προκαλούν υπερβολική απελευθέρωση επικίνδυνων ιόντων (όπως ιόντα νικελίου). Η χημική στίλβωση καθαρίζει την επιφάνεια χρησιμοποιώντας μόνο χημικές αντιδράσεις, γεγονός που διασφαλίζει ότι η απελευθέρωση ιόντων πληροί την απαίτηση βιοσυμβατότητας ISO 10993.
Προαγωγή της αναγέννησης των ιστών: Οι λείες επιφάνειες μπορούν να βοηθήσουν τα κύτταρα να κολλήσουν μεταξύ τους και να μειώσουν τις ανοσολογικές αντιδράσεις. Μελέτες δείχνουν ότι ο ρυθμός ανάπτυξης των οστεοβλαστών στην επιφάνεια του χημικά γυαλισμένου 3D εκτυπωμένου πορώδους κράματος τιτανίου διπλασιάζεται.
3, Χρήσεις χημικής στίλβωσης στη βιομηχανία: από τη δοκιμή πρωτοτύπων έως την κατασκευή τελικών προϊόντων
1. Αεροδιαστημική: Κάνοντας τα πράγματα πιο αξιόπιστα σε δύσκολες συνθήκες
Τα πτερύγια του κινητήρα των αεροσκαφών, οι θάλαμοι καύσης και άλλα εξαρτήματα πρέπει να είναι σε θέση να χειρίζονται ακραίες θερμοκρασίες, πιέσεις και διαβρωτικές συνθήκες. Η χημική στίλβωση κάνει τα μέρη να διαρκούν περισσότερο βελτιώνοντας την κατάσταση της επιφάνειας.
Πτερύγια τουρμπίνας: Το χημικό γυάλισμα μπορεί να απαλλαγεί από τα σημάδια που αφήνει η λιωμένη λίμνη στην επιφάνεια των πτερυγίων και να επιβραδύνει τη διαδικασία οξείδωσης σε υψηλή- θερμοκρασία. Μετά από χημική στίλβωση, τα πτερύγια του στροβίλου του κινητήρα LEAP της GE Aviation, για παράδειγμα, μπορούν να χειριστούν θερμοκρασίες 50 βαθμούς υψηλότερες και να διαρκέσουν 20% περισσότερο.
Η χημική στίλβωση μπορεί να απαλλαγεί από μικρορωγμές στο εσωτερικό της επένδυσης του θαλάμου καύσης, γεγονός που το καθιστά ικανό να χειρίζεται καλύτερα τη θερμική καταπόνηση. Μια δοκιμή θερμικού κύκλου 1000 μοιρών έδειξε ότι ο ρυθμός διάδοσης ρωγμών των επενδύσεων από κράμα με βάση το γυαλισμένο νικέλιο- είναι 60% χαμηλότερος.
2. Ιατρικά εμφυτεύματα: καθιστώντας τα μοναδικά και χρήσιμα
Η χημική στίλβωση είναι το πιο σημαντικό μέρος της μετα{1}}επεξεργασίας της ιατρικής τρισδιάστατης εκτύπωσης. Υποστηρίζει όλη τη διαδικασία, από την προσαρμογή των σχεδίων έως τη λειτουργία τους:
Τα ορθοπεδικά εμφυτεύματα, όπως κύπελλα ισχίου και συσκευές ενδοσωματικής σύντηξης, κατασκευάζονται για να ταιριάζουν στο σώμα του ασθενούς και χρειάζονται χημική στίλβωση για να επιτευχθεί η σωστή ισορροπία μεταξύ της ομαλότητας και της απόδοσης ολοκλήρωσης των οστών. Η τρισδιάστατη συσκευή σύντηξης από κράμα τιτανίου DePuy Synthes της Johnson&Johnson, για παράδειγμα, έχει τραχύτητα επιφάνειας 0,8 μ m μετά από χημική στίλβωση και ποσοστό κλινικής επιτυχίας άνω του 95%.
Καρδιαγγειακό stent: Το χημικό γυάλισμα μπορεί να απαλλαγεί από τα γρέζια στην επιφάνεια του stent και να μειώσει την πιθανότητα θρόμβωσης. Μετά τη χημική στίλβωση, η τραχύτητα της επιφάνειας του τρισδιάστατου τυπωμένου stent από κράμα νικελίου τιτανίου της Boston Scientific μειώθηκε από 5 μm σε 0,5 μm και ο ρυθμός ενδοθηλίωσης αυξήθηκε κατά 30%.
3. Βιομηχανικός εξοπλισμός: μειώστε το κόστος συντήρησης και κάντε τα πράγματα να λειτουργούν καλύτερα
Η χημική στίλβωση βελτιώνει την κατάσταση των επιφανειών, γεγονός που μειώνει την τριβή και τη χρήση ενέργειας του βιομηχανικού εξοπλισμού.
Κατασκευή καλουπιών: Μετά τη χημική στίλβωση, η τραχύτητα της επιφάνειας των τρισδιάστατων εκτυπωμένων καλουπιών έγχυσης πηγαίνει από 8 μm σε 0,5 μm, η δύναμη που απαιτείται για την αφαίρεση του καλουπιού μειώνεται κατά 40% και το καλούπι διαρκεί τρεις φορές περισσότερο.
Η χημική στίλβωση μπορεί να απαλλαγεί από γρέζια στο κανάλι ροής του σώματος της βαλβίδας και να διευκολύνει τη ροή των υγρών. Για παράδειγμα, μετά από χημική στίλβωση, το 3D-εκτυπωμένο σώμα της υδραυλικής βαλβίδας της Caterpillar μειώνει την απώλεια πίεσης κατά 15% και ενισχύει την απόδοση του συστήματος κατά 8%.