Helder titanium: de kunst en wetenschap van chemisch polijsten

In het enorme universum van de materiaalkunde is titanium een ​​stralende ster geworden op veel hightechgebieden en dagelijkse toepassingen met zijn unieke fysische en chemische eigenschappen, zoals hoge sterkte, lage dichtheid, uitstekende corrosieweerstand en goede biocompatibiliteit. Van de vele verwerkingstechnologieën van titaniummaterialen is chemisch polijsten vooral belangrijk als een proces dat het materiaal niet alleen een helder oppervlakte-effect kan geven, maar ook de oppervlakteprestaties en corrosieweerstand kan verbeteren.

Chemisch polijsten is, zoals de naam al doet vermoeden, het proces waarbij het oppervlak van titanium wordt gepolijst met behulp van het principe van chemische reactie. De kern van dit proces ligt in de redoxreactie tussen de polijstvloeistof en het titaniumoppervlak. De polijstvloeistof bevat meestal meerdere componenten, zoals oxidatiemiddelen, chelaatvormers, buffers en oppervlakteactieve stoffen, die samen op het titaniumoppervlak inwerken om een ​​complex chemisch reactiesysteem te vormen.

Tijdens het chemische polijstproces reageert het oxidatiemiddel in de polijstvloeistof met de metaalatomen op het oppervlak van het titaniummateriaal om titaniumoxides of andere oplosbare verbindingen te vormen. Deze verbindingen worden vervolgens gestabiliseerd en opgelost door het chelaatvormer in de polijstvloeistof, waardoor kleine deeltjes en oxidelagen op het oppervlak worden verwijderd. Bepaalde componenten in de polijstvloeistof kunnen ook verdere chemische reacties ondergaan met het oppervlak van het titaniummateriaal om een ​​uniforme en dichte oxidefilm te vormen. Deze oxidefilm kan niet alleen de helderheid en glans van het titaniumoppervlak verbeteren, maar ook de corrosieweerstand ervan verbeteren en het titaniummateriaal beschermen tegen erosie door de externe omgeving.

De processtroom van chemisch polijsten kan grofweg in drie fasen worden verdeeld: voorbehandeling, polijsten en nabehandeling.

Voorbehandeling: Voorbehandeling is een belangrijke stap vóór het chemisch polijsten, dat tot doel heeft olievlekken, oxidelagen en andere onzuiverheden op het oppervlak van titaniummaterialen te verwijderen. Gebruikelijke voorbehandelingsmethoden omvatten alkalisch wassen, zuur wassen en elektrochemisch reinigen. Alkalisch wassen kan olievlekken en organisch materiaal verwijderen, zuur wassen kan oxidelagen en metaalionen verwijderen, en elektrochemisch reinigen kan kleine deeltjes en verontreinigende stoffen op het oppervlak verder verwijderen. De kwaliteit van de voorbehandeling heeft rechtstreeks invloed op het daaropvolgende polijsteffect en de materiaaleigenschappen.

Polijsten: Polijsten is de kern van het chemische polijstproces. In deze fase wordt het voorbehandelde titaniummateriaal ondergedompeld in de polijstvloeistof en wordt het chemisch polijsten van het titaniumoppervlak bereikt door het regelen van de parameters zoals de verhouding, temperatuur en polijsttijd van de polijstvloeistof. De verhouding van de polijstvloeistof moet worden aangepast aan het type titaniummateriaal, de oppervlaktetoestand en het vereiste polijsteffect. Temperatuurregeling beïnvloedt de snelheid van de chemische reactie en het polijsteffect. De polijsttijd bepaalt de mate van polijsten en de hoeveelheid materiaalverlies. Tijdens het polijstproces moeten de prestatie-indicatoren van de polijstvloeistof, zoals de pH-waarde, de concentratie oxidatiemiddelen, enz., regelmatig worden getest om de stabiliteit en consistentie van het polijstproces te garanderen.
Nabehandeling: Nabehandeling is een noodzakelijke stap na chemisch polijsten, die tot doel heeft de resterende chemische componenten en verontreinigingen in de polijstvloeistof te verwijderen en het oppervlak van het titaniummateriaal verder te verfraaien. Veel voorkomende nabehandelingsmethoden zijn wassen met water, passiveren en drogen. Wassen met water kan het residu in de polijstvloeistof verwijderen en passivering kan een dichte beschermende film op het oppervlak van het titaniummateriaal vormen om de corrosieweerstand en stabiliteit van het materiaal te verbeteren. Drogen is om het vocht op het oppervlak van het titaniummateriaal te verwijderen om watervlekken en corrosie te voorkomen.

Als efficiënte oppervlaktebehandelingstechnologie heeft chemisch polijsten vele voordelen:
Breed toepassingsgebied: Chemisch polijsten is geschikt voor de behandeling van titaniummaterialen met verschillende vormen en structuren, vooral voor titaniummaterialen met complexe vormen en fijne structuren kan chemisch polijsten zijn unieke voordelen laten zien.
Goede oppervlaktekwaliteit: Chemisch polijsten kan kleine deeltjes en oxidelagen op het oppervlak van titaniummaterialen verwijderen, een uniforme en dichte oxidefilm genereren, waardoor de helderheid en glans van het oppervlak wordt verbeterd en de corrosieweerstand van het materiaal wordt verbeterd.
Sterke procescontrole: door de verhouding, temperatuur en polijsttijd van de polijstvloeistof en andere parameters aan te passen, kan het polijsteffect nauwkeurig worden geregeld om aan de behoeften van verschillende toepassingsscenario's te voldoen.

Chemisch polijsten kent echter ook enkele uitdagingen:
Selectie en verhouding van polijstvloeistof: De selectie en verhouding van polijstvloeistof heeft rechtstreeks invloed op het polijsteffect en de materiaaleigenschappen. Verschillende soorten titaniummaterialen en verschillende polijstvereisten vereisen verschillende polijstvloeistofformules. Daarom is het in praktische toepassingen noodzakelijk om de verhouding polijstvloeistof te optimaliseren en aan te passen aan specifieke omstandigheden.
Controle van temperatuur en tijd: De temperatuur en polijsttijd van de polijstvloeistof hebben een belangrijke invloed op het polijsteffect. Een te hoge temperatuur of een te lange tijd kan leiden tot overmatig polijsten, wat resulteert in materiaalverlies en verhoogde oppervlakteruwheid; een te lage temperatuur of een te korte tijd kan leiden tot onvoldoende polijsten en niet het verwachte polijsteffect bereiken. Daarom moeten de temperatuur- en tijdparameters tijdens het polijstproces strikt worden gecontroleerd.
Aansluitende reiniging en passivering: Het oppervlak van het gepolijste titaniummateriaal kan resterende chemische componenten en verontreinigende stoffen in de polijstvloeistof bevatten. Als de reiniging niet grondig is of de passivatiebehandeling onjuist is, kunnen de prestaties en stabiliteit van het materiaal worden aangetast. Daarom zijn na het polijsten een grondige reiniging en passivatiebehandeling vereist om de zuiverheid en corrosieweerstand van het titaniumoppervlak te garanderen.
Milieubescherming en veiligheidskwesties: De polijstvloeistof die wordt gebruikt bij het chemische polijstproces bevat meestal enkele schadelijke stoffen, zoals zware metaalionen, oxidatiemiddelen, enz. De uitstoot en behandeling van deze stoffen kan schade toebrengen aan het milieu en de menselijke gezondheid. Daarom is het bij het chemische polijstproces noodzakelijk om zich strikt te houden aan de wet- en regelgeving op het gebied van milieubescherming en aan veilige werkprocedures om een ​​rationeel gebruik van polijstvloeistof en een juiste afvoer van afval te garanderen.

Als een van de belangrijke oppervlaktebehandelingstechnologieën voor heldere titaniummaterialen speelt chemisch polijsten een belangrijke rol bij het verbeteren van de materiaalprestaties en het verfraaien van het oppervlak. Dit proces kent echter ook veel uitdagingen en beperkingen. Daarom is het bij praktische toepassingen noodzakelijk om uitgebreid rekening te houden met het type, de vormstructuur, de polijstvereisten, de milieubescherming en de veiligheidsfactoren van titaniummaterialen om een ​​redelijk polijstprocesplan te formuleren. Het is ook noodzakelijk om voortdurend nieuwe polijstvloeistofformules en procestechnologieën te ontwikkelen om aan de behoeften en uitdagingen van verschillende toepassingsscenario's te voldoen.