Bright Titanium: The Art and Science of Chemical Polishing

I det enorme universet av materialvitenskap har titan blitt en lysende stjerne innen mange høyteknologiske felt og daglige bruksområder med sine unike fysiske og kjemiske egenskaper, som høy styrke, lav tetthet, utmerket korrosjonsbestandighet og god biokompatibilitet. Blant de mange prosesseringsteknologiene til titanmaterialer er kjemisk polering spesielt viktig som en prosess som ikke bare kan gi materialet en lys overflateeffekt, men også forbedre overflateytelsen og korrosjonsbestandigheten.

Kjemisk polering, som navnet antyder, er prosessen med å polere overflaten av titan ved å bruke prinsippet om kjemisk reaksjon. Kjernen i denne prosessen ligger i redoksreaksjonen mellom poleringsvæsken og titanoverflaten. Poleringsvæsken inneholder vanligvis flere komponenter som oksidanter, chelateringsmidler, buffere og overflateaktive midler, som virker sammen på titanoverflaten for å danne et komplekst kjemisk reaksjonssystem.

Under den kjemiske poleringsprosessen reagerer oksidanten i poleringsvæsken med metallatomene på overflaten av titanmaterialet for å danne titanoksider eller andre løselige forbindelser. Disse forbindelsene blir deretter stabilisert og oppløst av chelateringsmidlet i poleringsvæsken, og fjerner dermed bittesmå partikler og oksidlag på overflaten. Visse komponenter i poleringsvæsken kan også gjennomgå ytterligere kjemiske reaksjoner med overflaten av titanmaterialet for å danne en jevn og tett oksidfilm. Denne oksidfilmen kan ikke bare forbedre lysstyrken og glansen til titanoverflaten, men også forbedre korrosjonsmotstanden og beskytte titanmaterialet mot erosjon fra det ytre miljøet.

Prosessflyten ved kjemisk polering kan grovt deles inn i tre stadier: forbehandling, polering og etterbehandling.

Forbehandling: Forbehandling er et viktig trinn før kjemisk polering, som tar sikte på å fjerne oljeflekker, oksidlag og andre urenheter på overflaten av titanmaterialer. Vanlige forbehandlingsmetoder inkluderer alkalisk vasking, syrevasking og elektrokjemisk rengjøring. Alkalisk vask kan fjerne oljeflekker og organisk materiale, syrevask kan fjerne oksidlag og metallioner, og elektrokjemisk rensing kan fjerne bittesmå partikler og forurensninger på overflaten ytterligere. Kvaliteten på forbehandlingen påvirker direkte den påfølgende poleringseffekten og materialegenskaper.

Polering: Polering er kjerneleddet i den kjemiske poleringsprosessen. I dette stadiet blir det forbehandlede titanmaterialet nedsenket i poleringsvæsken, og den kjemiske poleringen av titanoverflaten oppnås ved å kontrollere parametrene som forholdet, temperaturen og poleringstiden til poleringsvæsken. Forholdet mellom poleringsvæsken må justeres i henhold til typen titanmateriale, overflatetilstanden og den nødvendige poleringseffekten. Temperaturkontroll påvirker hastigheten på kjemisk reaksjon og poleringseffekten. Lengden på poleringstiden bestemmer graden av polering og mengden materialtap. Under poleringsprosessen må ytelsesindikatorene til poleringsvæsken, som pH-verdi, oksidantkonsentrasjon osv., testes regelmessig for å sikre stabiliteten og konsistensen til poleringsprosessen.
Etterbehandling: Etterbehandling er et nødvendig trinn etter kjemisk polering, som tar sikte på å fjerne resterende kjemiske komponenter og forurensninger i poleringsvæsken og forskjønne overflaten av titanmaterialet ytterligere. Vanlige etterbehandlingsmetoder inkluderer vannvask, passivering og tørking. Vasking med vann kan fjerne restene i poleringsvæsken, og passivering kan danne en tett beskyttende film på overflaten av titanmaterialet for å øke korrosjonsmotstanden og stabiliteten til materialet. Tørking er å fjerne fuktigheten på overflaten av titanmaterialet for å unngå vannflekker og korrosjon.

Som en effektiv overflatebehandlingsteknologi har kjemisk polering mange fordeler:
Bredt bruksområde: Kjemisk polering er egnet for behandling av titanmaterialer av forskjellige former og strukturer, spesielt for titanmaterialer med komplekse former og fine strukturer, kjemisk polering kan vise sine unike fordeler.
God overflatekvalitet: Kjemisk polering kan fjerne bittesmå partikler og oksidlag på overflaten av titanmaterialer, generere en jevn og tett oksidfilm, og dermed forbedre overflatens lyshet og glans og forbedre materialets korrosjonsbestandighet.
Sterk prosesskontrollerbarhet: Ved å justere forholdet, temperaturen og poleringstiden til poleringsvæsken og andre parametere, kan poleringseffekten kontrolleres nøyaktig for å møte behovene til forskjellige bruksscenarier.

Kjemisk polering har imidlertid også noen utfordringer:
Valg og forhold mellom poleringsvæske: Valget og forholdet mellom poleringsvæske påvirker poleringseffekten og materialegenskapene direkte. Ulike typer titanmaterialer og forskjellige poleringskrav krever forskjellige poleringsvæskeformler. Derfor, i praktiske applikasjoner, er det nødvendig å optimalisere og justere forholdet mellom poleringsvæske i henhold til spesifikke omstendigheter.
Kontroll av temperatur og tid: Temperaturen og poleringstiden til poleringsvæsken har en viktig innflytelse på poleringseffekten. For høy temperatur eller for lang tid kan føre til overdreven polering, noe som resulterer i materialtap og økt overflateruhet; for lav temperatur eller for kort tid kan føre til utilstrekkelig polering og ikke oppnå forventet poleringseffekt. Derfor må temperatur- og tidsparametrene kontrolleres strengt under poleringsprosessen.
Etterfølgende rengjøring og passivering: Overflaten til det polerte titanmaterialet kan ha rester av kjemiske komponenter og forurensninger i poleringsvæsken. Hvis rengjøringen ikke er grundig eller passiveringsbehandlingen er feil, kan ytelsen og stabiliteten til materialet bli påvirket. Derfor, etter polering, kreves grundig rengjøring og passiveringsbehandling for å sikre renheten og korrosjonsmotstanden til titanoverflaten.
Miljøvern og sikkerhetsspørsmål: Poleringsvæsken som brukes i den kjemiske poleringsprosessen inneholder vanligvis noen skadelige stoffer, som tungmetallioner, oksidanter osv. Utslipp og behandling av disse stoffene kan forårsake skade på miljøet og menneskers helse. Derfor, i den kjemiske poleringsprosessen, er det nødvendig å strengt følge miljøvernlover og -forskrifter og sikre driftsprosedyrer for å sikre rasjonell bruk av poleringsvæske og riktig avhending av avfall.

Som en av de viktige overflatebehandlingsteknologiene for lyse titanmaterialer , kjemisk polering spiller en viktig rolle i å forbedre materialytelsen og forskjønne overflaten. Denne prosessen har imidlertid også mange utfordringer og begrensninger. Derfor, i praktiske applikasjoner, er det nødvendig å grundig vurdere typen, formstrukturen, poleringskravene, miljøvern og sikkerhetsfaktorene til titanmaterialer for å formulere en rimelig poleringsprosessplan. Det er også nødvendig å kontinuerlig utvikle nye poleringsvæskeformler og prosessteknologier for å møte behovene og utfordringene til ulike bruksscenarier.