티타늄 합금 단조품의 4단계 표면 처리 공정: 샌드블라스팅, 결함 보수, 연마 및 착색
1. 티타늄 표면 반응층 제거
표면 반응층은 티타늄 합금 주조물의 물리적 및 화학적 성능을 저하시키는 주요 원인입니다. 연마 공정 실패의 많은 원인은 가공 전 표면 오염 물질을 완전히 제거하지 못했기 때문입니다. 최고급 티타늄 표면 마감을 위해서는 표면 반응층을 철저히 제거하는 것이 정밀 연삭 및 거울 연마를 위한 필수 조건입니다. 대부분의 산업 제조업체는 안정적이고 깨끗하며 잔류물이 없는 티타늄 표면을 얻기 위해 샌드 블라스팅 후 산세척하는 2단계 공정을 채택하고 있습니다.
1.1 티타늄 단조 전처리를 위한 샌드 블라스팅
백색 코런덤 연마재는 티타늄 합금 주조물의 거친 표면 처리에 일반적으로 사용됩니다. 다른 비귀금속 재료와 달리 티타늄 합금은 분사 압력에 매우 민감하므로 작업자는 작업 압력을 0.45MPa 이하로 유지해야 합니다. 분사 압력이 과도하면 티타늄 표면에 격렬한 마찰 스파크와 순간적인 고온이 발생하여 2차 화학 반응을 일으키고 재오염을 유발하여 표면 균일성을 저해합니다. 전체 분사 공정은 15~30초 정도 소요되며, 이 시간 동안 표면에 단단히 부착된 모래, 소결층 및 부분적인 산화막을 제거하기에 충분합니다. 남아있는 반응층 잔류물은 후속 산세척 공정을 통해 완전히 제거됩니다.
1.2 정밀 산세 처리
산세척은 추가적인 불순물 오염 없이 티타늄 표면의 잔류 반응층을 완전히 제거하는 가장 효율적인 방법입니다. 산업용 티타늄 가공에서는 일반적으로 HF-HCl 용액과 HF-HNO3 용액, 두 가지 주요 산세척 용액이 사용됩니다. HF-HCl 용액은 티타늄 표면에 과도한 수소 흡수를 유발하여 정밀 티타늄 부품의 장기 안정성을 저해할 수 있습니다. 반면, HF-HNO3 혼합 용액은 수소 흡수율을 효과적으로 제어합니다. 제조업체는 질산 농도를 조절하여 수소 흡수를 최소화하면서 밝고 균일한 티타늄 표면 마감을 얻을 수 있습니다. 일관된 처리 결과를 얻기 위한 최적의 산업적 비율은 3~5%의 불산과 15~30%의 질산을 혼합한 용액입니다.
2. 일반적인 티타늄 주조 결함 수리
내부 기공, 표면 미세 구멍 및 수축 공동은 맞춤형 티타늄 합금 단조품에서 가장 흔하게 발생하는 주조 결함입니다. 이러한 결함을 그대로 방치하면 티타늄 부품, 특히 고정밀 치과용 티타늄 보철물 및 의료용 티타늄 부품의 정밀도와 생체 적합성에 영향을 미칩니다. 따라서 결함 부위를 정밀하게 보수하는 것은 전문적인 티타늄 표면 처리 공정에서 매우 중요한 단계입니다.
고온 등방압 성형(HIP)은 이론적으로 주조물의 내부 기공을 제거할 수 있지만, 이러한 고압 처리는 섬세한 티타늄 보철물이나 소형 정밀 부품의 치수 정확도를 저하시키는 경우가 많습니다. 실질적인 대량 생산을 위해서는 보다 신뢰할 수 있는 정밀 수리 워크플로우를 권장합니다. 먼저 X선 결함 검사를 통해 숨겨진 내부 결함을 찾아낸 다음, 결함 부위를 연마하여 내부에 묻힌 기공을 노출시키고, 마지막으로 정밀 레이저 용접을 통해 완벽하게 수리합니다. 티타늄 주조물의 표면에 열린 기공이 있는 경우, 국부적인 직접 레이저 용접을 통해 전체 구조적 무결성을 손상시키지 않고 빠르고 정확하게 수리할 수 있습니다. 티타늄 단조품.
3. 티타늄 합금 전문 연삭 및 연마
연삭 및 연마 공정은 티타늄 합금 단조품의 최종 표면 평활도, 질감 및 미적 성능을 결정합니다. 티타늄은 고유한 야금학적 특성을 지니고 있어 스테인리스강이나 알루미늄에 적용되는 표준 연마 방법은 사용할 수 없습니다. 업계에서는 주로 기계적 연삭과 화학적 연마라는 두 가지 성숙한 가공 기술을 사용하며, 이는 티타늄 부품의 구조적 복잡성과 마감 요구 사항에 따라 선택됩니다.
3.1 고정밀 기계 연삭
티타늄 합금은 화학적 활성이 높고 열전도율이 낮으며 점성이 강합니다. 이러한 특성으로 인해 연삭 효율이 낮고 일반 연마재와 화학 반응이 쉽게 일어나 기존 연삭 공구로는 티타늄 가공이 어렵습니다. 표면 손상을 방지하기 위해 전문 제조업체는 다이아몬드나 입방정 질화붕소(CBN)와 같은 초경질, 열전도율이 뛰어난 연마재만을 사용합니다. 이상적인 선형 연마 속도는 900~1800m/min 사이입니다. 이 표준 속도 범위를 벗어나면 연삭 화상, 표면 긁힘 및 미세 균열이 발생하여 티타늄 단조품의 표면 품질과 구조적 내구성이 심각하게 저하됩니다.
3.2 균일한 화학적 연마
화학 연마는 복잡한 형상의 티타늄 부품에 혁신적인 솔루션을 제공합니다. 이 기술은 특수 화학 연마제에서 제어된 산화환원 반응을 이용하여 균일한 표면 평탄화를 구현합니다. 기계적 연마와 달리 재질 경도, 부품 크기 또는 복잡한 구조에 제약을 받지 않고 모든 노출면에 일관된 연마 효과를 제공합니다. 고가의 전문 장비가 필요하지 않고 조작이 간편하여 복잡한 티타늄 치과 보철물 및 맞춤형 정밀 티타늄 부품 연마에 최적의 선택입니다. 가장 중요한 요소는 엄격한 매개변수 제어입니다. 용액 농도와 처리 시간을 정밀하게 조정하면 섬세한 티타늄 부품의 치수 정확도를 손상시키지 않고 최적의 연마 결과를 얻을 수 있습니다.
4. 티타늄 단조품의 맞춤형 표면 착색
표면 착색은 티타늄 합금 제품, 특히 치과용 티타늄 보철물의 심미적 매력과 환경적 내구성을 향상시키기 위해 고안되었습니다. 티타늄 표면은 자연 환경에서 점진적인 산화 변색을 겪어 외관과 표면 보호 성능에 영향을 미칩니다. 산업용 티타늄 착색은 주로 질화 처리, 대기 산화 및 양극 산화의 세 가지 신뢰할 수 있는 공정을 포함합니다. 이러한 방법들은 티타늄 표면에 조밀하고 안정적인 황색 및 금색 보호 산화막을 형성하여 심미성과 항산화 성능을 향상시킵니다. 모든 기술 중에서 티타늄 양극 산화는 가장 다재다능하고 맞춤 제작이 가능한 옵션입니다. 이는 현장에서 성장하는 티타늄 산화막의 빛 간섭 원리를 이용합니다. 제조업체는 탱크 전압을 미세 조정하여 티타늄 단조 표면에 다양하고 균일하며 내구성 있는 색상을 구현함으로써 다양한 맞춤형 심미적 요구를 충족할 수 있습니다.