选区激光熔化制备的多孔钛电解质等离子抛光工艺研究

摘要

[目的]利用电解质等离子抛光技术(PEP)对选区激光熔化(SLM)制备的多孔钛表面进行抛光处理，以满足医疗植入物对表面粗糙度的要求。[方法]通过分析抛光中多孔钛装夹方式和抛光深度变化对内表面抛光效果的影响来揭示等离子气体层(VGE)对材料去除的作用机制，使用超景深显微镜考察工作电压、抛光时间及电解液温度对多孔钛内外表面抛光效果的影响。设计了三因素三水平的正交试验，以确定最佳工艺参数，并对抛光前后表面形貌、物相组成及元素成分进行表征。[结果]在水平装夹的情况下，抛光深度3 cm时多孔钛内表面呈现金属光泽。VGE波动是PEP材料去除的关键。通过正交试验得到最佳工艺参数为：电压260 V，温度70℃，时间35 min。达到了1.81μm的平均表面粗糙度(Ra)。各因素对多孔钛表面粗糙度影响的大小顺序为温度>时间>电压。抛光后多孔钛表面有如下变化：光泽度和平整度显著提升；各衍射峰不仅强度显著增加，而且半高宽显著减小；氧元素含量下降，钛元素含量上升。[结论]电解质等离子抛光可以有效降低多孔钛内外表面的粗糙度，该工艺在医学上具有广阔的应用前景。

关键词

多孔钛 / 选区激光熔化 / 电解质等离子抛光 / 正交试验 / 表面粗糙度