Bright Titanium: The Art and Science of Chemical Polishing

I materialvetenskapens stora universum har titan blivit en lysande stjärna inom många högteknologiska områden och dagliga tillämpningar med sina unika fysikaliska och kemiska egenskaper, såsom hög hållfasthet, låg densitet, utmärkt korrosionsbeständighet och god biokompatibilitet. Bland de många bearbetningsteknikerna för titanmaterial är kemisk polering särskilt viktig som en process som inte bara kan ge materialet en ljus yteffekt, utan också förbättra ytprestanda och korrosionsbeständighet.

Kemisk polering, som namnet antyder, är processen att polera ytan av titan med hjälp av principen om kemisk reaktion. Kärnan i denna process ligger i redoxreaktionen mellan polervätskan och titanytan. Polervätskan innehåller vanligtvis flera komponenter såsom oxidanter, kelatbildare, buffertar och ytaktiva ämnen, som verkar tillsammans på titanytan för att bilda ett komplext kemiskt reaktionssystem.

Under den kemiska poleringsprocessen reagerar oxidationsmedlet i polervätskan med metallatomerna på ytan av titanmaterialet för att bilda titanoxider eller andra lösliga föreningar. Dessa föreningar stabiliseras sedan och löses upp av kelatbildaren i polervätskan, och tar därigenom bort små partiklar och oxidskikt på ytan. Vissa komponenter i polervätskan kan också genomgå ytterligare kemiska reaktioner med titanmaterialets yta för att bilda en enhetlig och tät oxidfilm. Denna oxidfilm kan inte bara förbättra titanytans ljushet och glans, utan också förbättra dess korrosionsbeständighet och skydda titanmaterialet från erosion av den yttre miljön.

Processflödet av kemisk polering kan grovt delas in i tre steg: förbehandling, polering och efterbehandling.

Förbehandling: Förbehandling är ett viktigt steg innan kemisk polering, som syftar till att avlägsna oljefläckar, oxidskikt och andra föroreningar på ytan av titanmaterial. Vanliga förbehandlingsmetoder inkluderar alkalisk tvätt, sur tvätt och elektrokemisk rengöring. Alkalisk tvättning kan ta bort oljefläckar och organiskt material, sur tvätt kan ta bort oxidlager och metalljoner, och elektrokemisk rengöring kan ytterligare ta bort små partiklar och föroreningar på ytan. Kvaliteten på förbehandlingen påverkar direkt den efterföljande poleringseffekten och materialegenskaperna.

Polering: Polering är kärnan i den kemiska poleringsprocessen. I detta skede nedsänks det förbehandlade titanmaterialet i polervätskan, och den kemiska poleringen av titanytan uppnås genom att kontrollera parametrarna såsom förhållandet, temperaturen och poleringstiden för polervätskan. Förhållandet mellan polervätskan måste justeras efter typen av titanmaterial, yttillståndet och den erforderliga poleringseffekten. Temperaturkontroll påverkar hastigheten för kemisk reaktion och poleringseffekten. Längden på poleringstiden bestämmer graden av polering och mängden materialförlust. Under poleringsprocessen måste polervätskans prestandaindikatorer, såsom pH-värde, oxidantkoncentration etc., testas regelbundet för att säkerställa stabiliteten och konsistensen av poleringsprocessen.
Efterbehandling: Efterbehandling är ett nödvändigt steg efter kemisk polering, som syftar till att avlägsna resterande kemiska komponenter och föroreningar i polervätskan och ytterligare försköna ytan på titanmaterialet. Vanliga efterbehandlingsmetoder inkluderar vattentvätt, passivering och torkning. Vattentvätt kan ta bort resterna i polervätskan och passivering kan bilda en tät skyddande film på ytan av titanmaterialet för att förbättra materialets korrosionsbeständighet och stabilitet. Torkning är att avlägsna fukten på ytan av titanmaterialet för att undvika vattenfläckar och korrosion.

Som en effektiv ytbehandlingsteknik har kemisk polering många fördelar:
Brett användningsområde: Kemisk polering är lämplig för behandling av titanmaterial av olika former och strukturer, speciellt för titanmaterial med komplexa former och fina strukturer, kemisk polering kan visa sina unika fördelar.
Bra ytkvalitet: Kemisk polering kan ta bort små partiklar och oxidlager på ytan av titanmaterial, generera en enhetlig och tät oxidfilm, vilket förbättrar ytans ljushet och glans och förbättrar materialets korrosionsbeständighet.
Stark processkontrollerbarhet: Genom att justera förhållandet, temperaturen och poleringstiden för polervätskan och andra parametrar kan poleringseffekten kontrolleras exakt för att möta behoven i olika applikationsscenarier.

Men kemisk polering står också inför några utmaningar:
Val och förhållande av polervätska: Valet och förhållandet av polervätska påverkar direkt polereffekten och materialegenskaperna. Olika typer av titanmaterial och olika poleringskrav kräver olika formler för polervätska. Därför är det i praktiska tillämpningar nödvändigt att optimera och justera förhållandet mellan polervätska efter specifika omständigheter.
Kontroll av temperatur och tid: Temperaturen och poleringstiden för polervätskan har en viktig inverkan på poleringseffekten. För hög temperatur eller för lång tid kan leda till överdriven polering, vilket resulterar i materialförlust och ökad ytjämnhet; för låg temperatur eller för kort tid kan leda till otillräcklig polering och misslyckas med att uppnå den förväntade poleringseffekten. Därför måste temperatur- och tidsparametrarna kontrolleras strikt under poleringsprocessen.
Efterföljande rengöring och passivering: Ytan på det polerade titanmaterialet kan ha kvarvarande kemiska komponenter och föroreningar i polervätskan. Om rengöringen inte är grundlig eller passiveringsbehandlingen är felaktig kan materialets prestanda och stabilitet påverkas. Därför krävs grundlig rengöring och passiveringsbehandling efter polering för att säkerställa renheten och korrosionsbeständigheten hos titanytan.
Miljöskydd och säkerhetsfrågor: Den polervätska som används i den kemiska poleringsprocessen innehåller vanligtvis några skadliga ämnen, såsom tungmetalljoner, oxidanter etc. Utsläpp och behandling av dessa ämnen kan skada miljön och människors hälsa. Därför är det i den kemiska poleringsprocessen nödvändigt att strikt följa miljöskyddslagar och -föreskrifter och säkra driftsprocedurer för att säkerställa rationell användning av polervätska och korrekt bortskaffande av avfall.

Som en av de viktiga ytbehandlingsteknologierna för ljusa titanmaterial , kemisk polering spelar en viktig roll för att förbättra materialprestanda och försköna ytan. Men denna process står också inför många utmaningar och begränsningar. I praktiska tillämpningar är det därför nödvändigt att överväga typ, formstruktur, poleringskrav, miljöskydd och säkerhetsfaktorer för titanmaterial för att formulera en rimlig plan för poleringsprocessen. Det är också nödvändigt att kontinuerligt utveckla nya formler för polervätskor och processteknologier för att möta behoven och utmaningarna i olika applikationsscenarier.