Файл: Отчет по теме Микродуговое оксидирование титана и титановых сплавов.docx
Добавлен: 06.11.2023
Просмотров: 171
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
2SO4 и 60-65 HCl. Анодную обработку ведут при 40-50 °С; плотность тока ступенчато повышают через каждые 2-3 мин на 0,5 А/дм2 до напряжения пробоя, после которого устанавливается плотность тока 2-4 А/дм2, при которой продолжают электролиз до получения пленки требуемой толщины. Цвет оксидных пленок зависит от состава титанового сплава и условий его анодирований.
При обработке сплава ВТ-5 в 15 %-ном растворе H2SO4 с повышением температуры и напряжения на ванне окраска формируемых пленок изменяется от светло-коричневой до фиолетовой. Увеличение продолжительности электролиза также сказывается на окраске пленок. Меньшая зависимость окраски оксидных пленок от температуры электролита была выявлена для процесса оксидирования титана в растворе, содержащем (г/л) 140 СrО3 и 4 Н3SО3. Цвет пленки в данном случае изменялся с продолжительностью электролиза при постоянном напряжении или с величиной приложенного напряжения.
Так, при обработке титана ВТ1-0 в течение 15 мин и повышении напряжения от 5 до 50 В цвет пленки сначала был бледно-коричневый, затем синевато-фиолетовый и потом золотисто-желтый. При постоянном напряжении 50 В и увеличении продолжительности электролиза от 1 до 15 мин цвет пленки изменялся от светло-голубого до золотисто-желтого. Оксидирование в хромово-борном электролите указанного состава ведут при 95-100 °С, напряжении 50-60 В в течение 2 ч. На титане ВТ-1 формируются оксидные пленки темно-коричневого цвета, на сплаве ОТ4-1 - черного цвета. Для получения на титане и его сплавах равномерно окрашенной пленки, отличающейся стойкостью против коррозии, предложено вести анодирование в разбавленном растворе гидроксида натрия при анодной плотности тока не выше 2,5 А/дм2 .
Электрохимическое оксидирование резьбовых деталей из титановых сплавов можно проводить в импульсном режиме, когда постоянный ток подается на ванну импульсами, чередующимися с перерывами тока.
В зависимости от соотношения продолжительности периодов подачи и перерыва тока изменяются толщина и свойства формирующихся пленок. Для обработки сплавов ВТЗ-1, ВТ20, ВТ5-Л применяется электролит, содержащий 200-210 мл/л серной кислоты (плотность 1,84) и 10-20 мл/л фосфорной кислоты (плотность 1,7) при анодной плотности тока в импульсе 5-10 А/дм2, длительности импульса 0,2 с, длительности перерыва тока 0,8 с, частоте 60 импульсов в секунду. Напряжение на ванне в процессе электролиза повышается от 70-80 В до 150-160 В. В течение 30-40 мин на титановых сплавах формируются пленки, толщиной 5-6 мкм. 1
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данном отчете раскрыта тема «Микродуговое оксидирование титана и титановых сплавов» в соответствии с произведенным ранее подбором литературы рекомендованным кафедрой «Электро- и нанотехнологии».
Проштудированы интернет-ресурсы для поиска научно-технической информации.
В отчете я перечислил свойства титана и его сплавов, описал сферы их применения в различных областях науки и техники. Также я описал процесс микродугового оксидирования.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Жуков Сергей Владимирович - Исследование процессов и разработка технологии формирования многофункциональных покрытий методом микродугового оксидирования на титановых сплавах в приборостроении: автореферат дис. кандидата технических наук : 05.11.14
2. Шаталов В.К., Лысенко А.Л.
Закономерности роста оксидных пленок при микродуговом оксидировании титановых сплавов: Учебное пособие / Под ред. В.К. Шаталова. — М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. — 100 с. ISBN 978-5-7038-3336-0.
3. Николай Козин
«Электрохимия фотонных кристаллов» публикация в журнале «Коммерсантъ Наука» №45, октябрь 2018 года;
4. Ю. Г. Алексеев, В. С. Нисс, А. Э. Паршуто
«Исследование характеристик биосовместимых оксидных покрытий, формируемых на титане».
Научно-технологический парк БНТУ «ПОЛИТЕХНИК», Минск, Беларусь.
5. Sudtha Murthy, ... Chee Chin Fei, in Metal Oxide Powder Technologies, 2020.
6. https://auremo.org/reference/titan
7. https://al-dental.ru/metodiki/
8. https://integral-russia.ru/2018/04/29/
9. Патент RU2238351C1 Изобретатель Э.С. Атрощенко (RU), Э.С. Атрощенко, В.С. Скачков (RU), В.С. Скачков, И.А. Казанцев (RU), И.А. Казанцев.
10. И. А. Казанцев, А. О. Кривенков, А. Е. Розен, С. Н. Чугунов
«Износостойкость композиционных материалов на основе титана, Полученных микродуговым оксидированием».
Публикация в журнале «Технические науки. Машиностроение и машиноведение» №1, 2008 год
11. Ю. Г. Алексеев, В. С. Нисс, А. Э. Паршуто
«Исследование характеристик биосовместимых оксидных покрытий, формируемых на титане». Научно-технологический парк БНТУ «ПОЛИТЕХНИК», Минск, Беларусь.
12. 3.4 А. Е. Михеев, А. В. Гирн, Д. В. Орлова, Е. В. Вахтеев, Т. В. Трушкина «Влияние технологических параметров на элементный состав микродугового оксидирования покрытий на алюминиевых и титановых сплавах». Публикация в Вестнике Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева, с.161-168.
13. Суминов И.В., Эпельфельд А.В., Людин В.Б. и др. - Микродуговое оксидирование (обзор)
14. RSC Advances
Application of plasma electrolytic oxidation to bioactive
surface formation on titanium and its alloys
Agnieszka Krzakała, Alicja Kazek-Kesik and Wojciech Simka*
In this work, a review of the literature concerning the surface modification of implants composed of titanium and titanium alloys by plasma electrochemical oxidation (PEO), also known as micro-arc oxidation (MAO), is presented. The application of this process allows for the formation of oxide layers with different porosities on implants. Moreover, it is possible to enrich these oxide layers with species contained in solutions used for anodising, yielding suitable surface chemical properties. Anodising titanium implants in solutions containing compounds of calcium and phosphorous leads to the formation of bioactive layers and significantly reduces the time required for the osseointegration of implant to bone. Studies of the PEO process with respect to titanium implants have been conducted by a large number of research centres, and their results have been applied to the production of a new generation of titanium implants.
Перевод
Применение плазменного электролитического окисления для
формирования биоактивной поверхности титана и его сплавов
Агнешка Крзакала, Алисия Казек-Кесик и Войцех Симка*
В этой работе представлен обзор литературы, касающейся модификации поверхности имплантатов из титана и титановых сплавов методом плазменного электрохимического окисления (ПЭО), также известного как микродуговое окисление (МАО). Применение этого процесса позволяет формировать оксидные слои с различной пористостью на имплантатах. Кроме того, можно обогатить эти оксидные слои видами содержится в растворах, используемых для анодирования, придавая поверхности подходящие химические свойства. Анодирование титановых имплантатов в растворах, содержащих соединения кальция и фосфора, приводит к образованию биоактивных слоев и значительно сокращает время, необходимое для остеоинтеграции имплантата с костью. Исследования процесса ПЭО в отношении титановых имплантатов были проведены большим количеством исследовательских центров, и их результаты были применены для производства титановых имплантатов нового поколения.
При обработке сплава ВТ-5 в 15 %-ном растворе H2SO4 с повышением температуры и напряжения на ванне окраска формируемых пленок изменяется от светло-коричневой до фиолетовой. Увеличение продолжительности электролиза также сказывается на окраске пленок. Меньшая зависимость окраски оксидных пленок от температуры электролита была выявлена для процесса оксидирования титана в растворе, содержащем (г/л) 140 СrО3 и 4 Н3SО3. Цвет пленки в данном случае изменялся с продолжительностью электролиза при постоянном напряжении или с величиной приложенного напряжения.
Так, при обработке титана ВТ1-0 в течение 15 мин и повышении напряжения от 5 до 50 В цвет пленки сначала был бледно-коричневый, затем синевато-фиолетовый и потом золотисто-желтый. При постоянном напряжении 50 В и увеличении продолжительности электролиза от 1 до 15 мин цвет пленки изменялся от светло-голубого до золотисто-желтого. Оксидирование в хромово-борном электролите указанного состава ведут при 95-100 °С, напряжении 50-60 В в течение 2 ч. На титане ВТ-1 формируются оксидные пленки темно-коричневого цвета, на сплаве ОТ4-1 - черного цвета. Для получения на титане и его сплавах равномерно окрашенной пленки, отличающейся стойкостью против коррозии, предложено вести анодирование в разбавленном растворе гидроксида натрия при анодной плотности тока не выше 2,5 А/дм2 .
Электрохимическое оксидирование резьбовых деталей из титановых сплавов можно проводить в импульсном режиме, когда постоянный ток подается на ванну импульсами, чередующимися с перерывами тока.
В зависимости от соотношения продолжительности периодов подачи и перерыва тока изменяются толщина и свойства формирующихся пленок. Для обработки сплавов ВТЗ-1, ВТ20, ВТ5-Л применяется электролит, содержащий 200-210 мл/л серной кислоты (плотность 1,84) и 10-20 мл/л фосфорной кислоты (плотность 1,7) при анодной плотности тока в импульсе 5-10 А/дм2, длительности импульса 0,2 с, длительности перерыва тока 0,8 с, частоте 60 импульсов в секунду. Напряжение на ванне в процессе электролиза повышается от 70-80 В до 150-160 В. В течение 30-40 мин на титановых сплавах формируются пленки, толщиной 5-6 мкм. 1
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данном отчете раскрыта тема «Микродуговое оксидирование титана и титановых сплавов» в соответствии с произведенным ранее подбором литературы рекомендованным кафедрой «Электро- и нанотехнологии».
Проштудированы интернет-ресурсы для поиска научно-технической информации.
В отчете я перечислил свойства титана и его сплавов, описал сферы их применения в различных областях науки и техники. Также я описал процесс микродугового оксидирования.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Жуков Сергей Владимирович - Исследование процессов и разработка технологии формирования многофункциональных покрытий методом микродугового оксидирования на титановых сплавах в приборостроении: автореферат дис. кандидата технических наук : 05.11.14
2. Шаталов В.К., Лысенко А.Л.
Закономерности роста оксидных пленок при микродуговом оксидировании титановых сплавов: Учебное пособие / Под ред. В.К. Шаталова. — М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. — 100 с. ISBN 978-5-7038-3336-0.
3. Николай Козин
«Электрохимия фотонных кристаллов» публикация в журнале «Коммерсантъ Наука» №45, октябрь 2018 года;
4. Ю. Г. Алексеев, В. С. Нисс, А. Э. Паршуто
«Исследование характеристик биосовместимых оксидных покрытий, формируемых на титане».
Научно-технологический парк БНТУ «ПОЛИТЕХНИК», Минск, Беларусь.
5. Sudtha Murthy, ... Chee Chin Fei, in Metal Oxide Powder Technologies, 2020.
6. https://auremo.org/reference/titan
7. https://al-dental.ru/metodiki/
8. https://integral-russia.ru/2018/04/29/
9. Патент RU2238351C1 Изобретатель Э.С. Атрощенко (RU), Э.С. Атрощенко, В.С. Скачков (RU), В.С. Скачков, И.А. Казанцев (RU), И.А. Казанцев.
10. И. А. Казанцев, А. О. Кривенков, А. Е. Розен, С. Н. Чугунов
«Износостойкость композиционных материалов на основе титана, Полученных микродуговым оксидированием».
Публикация в журнале «Технические науки. Машиностроение и машиноведение» №1, 2008 год
11. Ю. Г. Алексеев, В. С. Нисс, А. Э. Паршуто
«Исследование характеристик биосовместимых оксидных покрытий, формируемых на титане». Научно-технологический парк БНТУ «ПОЛИТЕХНИК», Минск, Беларусь.
12. 3.4 А. Е. Михеев, А. В. Гирн, Д. В. Орлова, Е. В. Вахтеев, Т. В. Трушкина «Влияние технологических параметров на элементный состав микродугового оксидирования покрытий на алюминиевых и титановых сплавах». Публикация в Вестнике Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева, с.161-168.
13. Суминов И.В., Эпельфельд А.В., Людин В.Б. и др. - Микродуговое оксидирование (обзор)
14. RSC Advances
Application of plasma electrolytic oxidation to bioactive
surface formation on titanium and its alloys
Agnieszka Krzakała, Alicja Kazek-Kesik and Wojciech Simka*
In this work, a review of the literature concerning the surface modification of implants composed of titanium and titanium alloys by plasma electrochemical oxidation (PEO), also known as micro-arc oxidation (MAO), is presented. The application of this process allows for the formation of oxide layers with different porosities on implants. Moreover, it is possible to enrich these oxide layers with species contained in solutions used for anodising, yielding suitable surface chemical properties. Anodising titanium implants in solutions containing compounds of calcium and phosphorous leads to the formation of bioactive layers and significantly reduces the time required for the osseointegration of implant to bone. Studies of the PEO process with respect to titanium implants have been conducted by a large number of research centres, and their results have been applied to the production of a new generation of titanium implants.
Перевод
Применение плазменного электролитического окисления для
формирования биоактивной поверхности титана и его сплавов
Агнешка Крзакала, Алисия Казек-Кесик и Войцех Симка*
В этой работе представлен обзор литературы, касающейся модификации поверхности имплантатов из титана и титановых сплавов методом плазменного электрохимического окисления (ПЭО), также известного как микродуговое окисление (МАО). Применение этого процесса позволяет формировать оксидные слои с различной пористостью на имплантатах. Кроме того, можно обогатить эти оксидные слои видами содержится в растворах, используемых для анодирования, придавая поверхности подходящие химические свойства. Анодирование титановых имплантатов в растворах, содержащих соединения кальция и фосфора, приводит к образованию биоактивных слоев и значительно сокращает время, необходимое для остеоинтеграции имплантата с костью. Исследования процесса ПЭО в отношении титановых имплантатов были проведены большим количеством исследовательских центров, и их результаты были применены для производства титановых имплантатов нового поколения.