Beth yw rôl sgleinio cemegol mewn argraffu metel 3D?

一, Y prif syniad y tu ôl i sgleinio cemegol yw hydoddi ac ailadeiladu'r wyneb yn ddetholus.
Mae'r rhyngweithiad lleihau ocsidiad rhwng adweithyddion cemegol (hydoddiannau asidig neu alcalïaidd o'r fath) a'r arwyneb metel yn gwneud i'r haen arwyneb hydoddi mewn ffordd reoledig yn ystod sgleinio cemegol. Ei brif rannau yw:
Mae allwthiadau microsgopig yn hydoddi'n haws: Pan fydd yr wyneb yn anwastad (fel pan fo marciau gorgyffwrdd pwll weldio neu ronynnau powdr heb eu toddi yn bresennol), mae'r ffenomen "ymwthiad yn hydoddi'n ffafriol" yn digwydd oherwydd bod mwy o ardal agored a chyfradd adwaith cemegol cyflymach.
Lefelu trwy densiwn arwyneb: Pan fydd ïonau metel yn hydoddi, maent yn mynd tuag at leoedd ceugrwm oherwydd tensiwn arwyneb. Mae hyn yn creu arwyneb llyfn, gwastad unwaith y bydd yn caledu. Er enghraifft, gall caboli cemegol leihau garwedd arwyneb (Ra) aloi titaniwm printiedig 3D o 6-12 μm i 0.2-1 μm, sydd o fewn y meini prawf biocompatibility sydd eu hangen ar gyfer mewnblaniadau meddygol.
Tynnu'r haen fai: Gall caboli cemegol gael gwared ar ronynnau powdr heb eu toddi sy'n sownd i'r wyneb (tua 70 μm o drwch), sy'n atal difrod i'r is-wyneb a all ddigwydd gyda sgleinio mecanyddol safonol. Mae ymchwilwyr Singapôr wedi creu ffordd newydd o sgleinio dur gwrthstaen 316L sy'n defnyddio corbys foltedd uchel a sgleinio electrocemegol traddodiadol i wneud yr arwyneb yn llai garw. Mae'r dull newydd yn cadw priodweddau amsugno egni'r strwythur dellt gwreiddiol.
2, Prif bwrpas sgleinio cemegol yw gwella'r wyneb a'i wneud yn fwy defnyddiol.
1. Gwella ansawdd yr wyneb: mynd o gwmpas terfynau geometrig a chaboli strwythurau cymhleth
O ran sgleinio, gall fod yn anodd gweithio gyda siapiau geometrig cymhleth argraffu 3D metel, delltau, sianeli mewnol a strwythurau mandyllog. Bellach caboli cemegol, nad oes angen cyswllt, yw'r ffordd orau o drin y mathau hyn o strwythurau:
Sgleinio sianeli mewnol: Gall adweithyddion cemegol fynd i sianeli mewnol sydd ond ychydig o ficromedrau o led i gael gwared ar burrs a grëwyd gan y pwll toddi yn gorgyffwrdd. Er enghraifft, yn dilyn sgleinio cemegol, mae sianel llif mewnol y ffroenell tanwydd mewn injan awyren yn torri ymwrthedd llif 15% ac yn gwneud i'r injan ddefnyddio llai o danwydd.
Optimeiddio'r strwythur mandyllog: Gall caboli cemegol gael gwared ar haenau sfferig rhydd ar wyneb mandwll mewnblaniadau meddygol fel cwpanau clun a dyfeisiau ymasiad rhynggyrff. Mae hyn yn ei gwneud hi'n haws i gelloedd esgyrn gadw at y mewnblaniadau. Mae astudiaethau'n dangos bod garwedd wyneb aloi titaniwm mandyllog caboledig yn lleihau 90%, tra bod cyfradd integreiddio esgyrn yn cael ei wella gan 40%.
Gall caboli cemegol weithio ar unrhyw siâp rhan, felly gall weithio ar arwynebau ffurf rhad ac am ddim hefyd. Er enghraifft, roedd caboli cemegol yn gwneud arwyneb aerodynamig cymhleth llafnau tyrbin printiedig 3D yn llyfnach o 10 μ m i 1 μ m ac wedi hybu eu perfformiad aerodynamig 8%.
2. Gwella perfformiad mecanyddol: cael gwared ar ddiffygion a gwneud y bywyd blinder yn hirach
Mae craciau blinder mewn gwrthrychau metel printiedig 3D yn dechrau gyda diffygion arwyneb. Mae caboli cemegol yn gwella nodweddion mecanyddol yn y ffyrdd canlynol:
lleihau straen gweddilliol: Gall sgleinio cemegol leihau'n rhannol y straen gweddilliol a achosir gan argraffu trwy doddi rhanbarthau bach. Er enghraifft, gall caboli cemegol ymestyn oes blinder beicio isel aloion tymheredd uchel sy'n seiliedig ar nicel 3D wedi'u hargraffu o 5000 o gylchoedd i 12000 o gylchoedd.
Dileu achos craciau: Mae marciau gorgyffwrdd gronynnau powdr heb eu toddi a'r pwll tawdd yn fannau cyffredin lle mae craciau'n dechrau. Gall caboli cemegol ddatrys y problemau hyn a chodi'r trothwy ar gyfer twf crac blinder o 30%.
Dwysedd wyneb: Mae'r haen arwyneb yn dod yn ddwysach ar ôl sgleinio cemegol oherwydd bod y broses o hydoddi ac yna'n cadarnhau eto. Er enghraifft, yn dilyn sgleinio cemegol, mae mandylledd aloi cromiwm cobalt 3D wedi'i argraffu yn gostwng o 0.8% i 0.02%, ac mae ei wrthwynebiad i gyrydiad yn cynyddu bum gwaith.
3. Biocompatibility optimization: yn cyflawni safonau meddygol llym
Mae angen i fewnblaniadau meddygol gael arwyneb llyfn iawn a bod yn fiogydnaws. Mae caboli cemegol yn gwasanaethu anghenion y maes meddygol yn y ffyrdd canlynol:
Gall arwynebau garw ddod yn fannau cuddio ar gyfer bacteria, felly gwnewch yn siŵr eu cadw'n lân. Gall caboli cemegol wneud arwynebau'n llyfnach i lawr i lefel is-micron, sy'n lleihau'r risg o haint yn fawr. Ar ôl sgleinio cemegol, gostyngodd atodiad Staphylococcus aureus i fewnblaniadau pen-glin a wnaed o aloi titaniwm wedi'i argraffu 3D 90%, er enghraifft.
Rhyddhau ïon rheoli: Pan fyddwch chi'n sgleinio unrhyw beth yn fecanyddol, gall ychwanegu halogion sy'n achosi i ïonau peryglus (fel ïonau nicel) gael eu rhyddhau'n ormodol. Mae caboli cemegol yn glanhau'r wyneb trwy ddefnyddio adweithiau cemegol yn unig, sy'n sicrhau bod rhyddhau ïon yn bodloni gofyniad biocompatibility ISO 10993.
Hyrwyddo adfywio meinwe: Gall arwynebau llyfn helpu celloedd i gadw at ei gilydd a lleihau adweithiau imiwnolegol. Mae astudiaethau'n dangos bod cyfradd twf osteoblastau ar wyneb aloi titaniwm mandyllog printiedig 3D wedi'i sgleinio'n gemegol yn dyblu.
3, Defnydd o sgleinio cemegol mewn diwydiant: o brofi prototeipiau i wneud cynhyrchion terfynol
1. Awyrofod: Gwneud pethau'n fwy dibynadwy mewn amodau llym
Rhaid i lafnau injan awyrennau, siambrau hylosgi, a rhannau eraill allu trin tymereddau eithafol, pwysau ac amodau cyrydol. Mae caboli cemegol yn gwneud i rannau bara'n hirach trwy wella cyflwr yr wyneb.
Llafnau tyrbinau: Gall sgleinio cemegol gael gwared ar y marciau a adawyd gan y pwll tawdd ar wyneb y llafnau ac arafu'r broses o ocsidiad tymheredd uchel. Ar ôl sgleinio cemegol, gall llafnau tyrbin injan LEAP GE Aviation, er enghraifft, drin tymheredd 50 gradd yn uwch a pharhau 20% yn hirach.
Gall caboli cemegol gael gwared ar ficrocraciau y tu mewn i leinin y siambr hylosgi, sy'n ei gwneud hi'n fwy abl i drin straen thermol. Dangosodd prawf beicio thermol 1000 gradd fod cyfradd lluosogi crac leinin aloi wedi'i seilio ar nicel 60% yn is.
2. Mewnblaniadau meddygol: gan eu gwneud yn unigryw ac yn ddefnyddiol
Caboli cemegol yw'r rhan bwysicaf o brosesu post argraffu 3D meddygol. Mae'n cefnogi'r broses gyfan, o addasu dyluniadau i wneud iddynt weithio:
Gwneir mewnblaniadau orthopedig, megis cwpanau clun a dyfeisiau ymasiad rhynggyrff, i ffitio corff y claf ac mae angen caboli cemegol arnynt i gael y cydbwysedd cywir rhwng llyfnder a pherfformiad integreiddio esgyrn. Mae gan ddyfais ymasiad aloi titaniwm argraffedig 3D Johnson & Johnson's DePuy Synthes, er enghraifft, garwedd arwyneb o 0.8 μm ar ôl sgleinio cemegol a chyfradd llwyddiant clinigol o fwy na 95%.
Stent cardiofasgwlaidd: Gall sgleinio cemegol gael gwared ar burrs ar wyneb y stent a lleihau'r siawns o thrombosis. Ar ôl sgleinio cemegol, gostyngodd garwedd wyneb stent aloi titaniwm nicel 3D printiedig Boston Scientific o 5 μm i 0.5 μm, ac aeth cyfradd yr endothelialeiddio i fyny 30%.
3. Offer diwydiannol: torri i lawr ar gostau cynnal a chadw a gwneud i bethau weithio'n well
Mae caboli cemegol yn gwella cyflwr arwynebau, sy'n lleihau ffrithiant a defnydd ynni offer diwydiannol.
Gwneud mowldiau: Ar ôl sgleinio cemegol, mae garwedd wyneb mowldiau chwistrellu printiedig 3D yn mynd o 8 μm i 0.5 μm, mae'r grym sydd ei angen i dynnu'r mowld yn gostwng 40%, ac mae'r mowld yn para tair gwaith yn hirach.
Gall caboli cemegol gael gwared ar burrs yn sianel llif y corff falf a'i gwneud hi'n haws i hylifau lifo drwodd. Er enghraifft, ar ôl sgleinio cemegol, mae corff falf hydrolig argraffedig 3D Caterpillar yn lleihau colli pwysau 15% ac yn rhoi hwb o 8% i effeithlonrwydd y system.