【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种切削加工技术,尤其是ー种切削加工形成生物钛合金氧化膜的方法。
技术介绍
目前,生物医学钛合金材料表层的氧化膜对其耐腐蚀性和生物相容性至关重要,对保障被植入人体的健康具有重要意义。目前世界上因各种疾病需要更换关节的就有4000 6000万人,有近20亿人患各种牙病,人造股关节在世界上的年需求量也已达数十万件。由于医用钛合金具有很高的力学強度、耐腐蚀性能,很低的弹性模量和密度,并具有出色的生物相容性,因此,目前90%的医用器械植入部件由钛合金制成。医学钛合金可用于制造植入人体的医疗器械、假体及辅助治疗设备,如体内接骨板、骨螺钉、牙种植体及介入支架等,钛合金人体植入物对骨科医学的重要意义。钛合金具有出色的耐腐蚀性和生物相容性主要归功于表面附着的氧化层。生物医学钛合金植入体进入人体后,材料将会接触到多种体液、软组织和骨骼等,在体液环境下,材料的腐蚀会引起变态反应和炎症反应等负面作用。因此,目前医用钛合金在植入前都经过表层处理,生成的氧化膜(主要是TiO2)具有与生物分子的反应活性低、毒性低、水中溶解度低、抗炎作用明显、屏蔽金属离子溶出等优点。目前国内外医用钛合金植入物的成形方法通常采用精锻、真空精铸、冷(热)镦等进行毛坯成形加工,然后通过机械加工去掉余量,最后采用阳极氧化法、微弧氧化法、气氛加热氧化法、化学处理法等复杂的表面处理生成表面所需的氧化膜。经过表层处理后,氧化膜的厚度在10 20i!m。但是这些氧化膜形成方法都是在加工成形之后,其エ艺链长且エ艺设备复杂、效率低、成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的机加工之后在进行表面处理 ...
【技术保护点】
一种切削加工形成生物钛合金氧化膜的方法,其特征是,步骤如下:(1)精加工时,确定合理的切削参数,根据加工余量、切削加工刀具,利用切削加工理论和数值模拟方法,通过有限元仿真来优化切削参数:切削速度120m/min,背吃刀量0.25mm,进给量0.1mm/r;(2)主动控制和检测切削加工的切削温度,通过红外热像仪测量工件表面温度,使得工件表面的温度范围控制在500℃~650℃,获得最佳的氧化膜生成温度;(3)精加工切削过程中施加富氧气氛,为提高氧化膜的致密程度,降低氧化膜生成难度,在靠近后刀面处利用微细低压氧气管创造富氧气氛降低氧化反应发生的条件,使短时间内发生氧化反应更加充分,同时要防止钛火的生成;即将氩气和氧气混合在一起组成混合气体,混合气体的气氛压力为0.1?0.3MPa,流量为0.02?0.6L/min,氧气浓度设置为30%—60%之间;(4)切削氧化膜的观测,利用XPS、SEM手段观测氧化膜的化学成分及表面形态,用俄歇电子能谱测氧化膜的厚度,得到需要的氧化膜;(5)耐腐蚀性试验,模拟在人体体液环境下,经处理钛合金的表面耐腐蚀性能,验证研究结果。
【技术特征摘要】
1.一种切削加工形成生物钛合金氧化膜的方法,其特征是,步骤如下(1)精加工时,确定合理的切削参数,根据加工余量、切削加工刀具,利用切削加工理论和数值模拟方法,通过有限元仿真来优化切削参数切削速度120m/min,背吃刀量O. 25mm,进给量O. lmm/r ;(2)主动控制和检测切削加工的切削温度,通过红外热像仪测量工件表面温度,使得工件表面的温度范围控制在500°C 650°C,获得最佳的氧化膜生成温度;(3)精加工切削过程中施加富氧气氛,为提高氧化膜的致密程度,降低氧化膜生成难度,在...
【专利技术属性】
技术研发人员:万熠,张蕊,王干,刘战强,黄传真,
申请(专利权)人:山东大学,
类型:发明
国别省市:
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