Es versteht sich, dass Titanschaum und seine Legierungen aufgrund der hohen Biokompatibilität und der hervorragenden mechanischen Eigenschaften des porösen Titans in einigen speziellen Bereichen, insbesondere in der biomedizinischen Industrie, einen wichtigen Anwendungswert haben. Die Vorteile liegen also auf der Hand. Im Vergleich zum gesamten porösen Titanmaterial kann nur die Oberfläche des porösen Titanmaterials mit höherer mechanischer Festigkeit größeren physiologischen Belastungen standhalten und bietet daher im Bereich der Medizin breitere Anwendungsaussichten.
Kürzlich hat die China Academy of Armaments Science (CAAS) gezeigt, dass die perfekte Kombination aus Kaltspritztechnologie und Vakuumdestillation zur Herstellung reiner Titanbeschichtungen mit durchgehender Porenstruktur genutzt werden kann.
Das Verfahren besteht darin, eine Ti-Mg-Verbundbeschichtung durch Kaltspritztechnologie herzustellen und die Herstellung einer porösen Titanbeschichtung durch Vakuumdestillation von Mg in dieser Beschichtung zu realisieren. Als Sprühpulver für diese Beschichtung verwendeten sie hausgemachtes Ti-Pulver und Mg-Pulver, physikalisch gemischt in einem Massenverhältnis von 80:20. Das ausgewählte Substrat zum Sprühen war eine Titanlegierung der Güteklasse TC4 (0.{{10}}02 % H, 0,07 % O, 0,02 % N, 0,02 % C, 0,04 % Fe, 6,2 % Al, 4,1 % V, TiBal). Die Ti-Mg-Verbundbeschichtungen wurden unter Verwendung einer Hochgeschwindigkeits- und Hochdruck-Kaltspritzanlage mit dem Arbeitsgas N2, einem Arbeitsdruck von 3,0 MPa, einer Gasheiztemperatur von 300 Grad und einem Spritzabstand von 25 mm hergestellt Anschließend wurde ein Vakuumsinterofen verwendet, um die Ti-Mg-Verbundbeschichtungen im gesprühten Zustand mit einem Kammerdruck von 2,0-2,3 MPa, einer Destillationstemperatur von 1100 Grad und einer Destillationszeit vakuumdestilliert zu destillieren von 2 Std. Der Vakuumsinterofen wurde auch zum Destillieren der Ti-Mg-Verbundbeschichtungen im gesprühten Zustand verwendet, und die Destillationszeit betrug 2 Stunden.
Der Nachweis ergab, dass die Bindungsgrenzfläche zwischen der erhaltenen Beschichtung und dem Substrat relativ eng war, die Verdichtung der Beschichtung hoch war, die durchschnittliche Dicke etwa 250 μm betrug und die Verteilung der beiden Zusammensetzungen in der Beschichtung relativ gleichmäßig war. Die Haftfestigkeit zwischen der Beschichtung und dem Substrat wurde mit 60 MPa bestimmt und die Porosität der Beschichtung betrug weniger als 1 %. Eine Zusammensetzungsanalyse der Oberfläche mithilfe eines Energiespektrumanalysators ergab, dass die Titanpartikel in der Beschichtung keinen offensichtlichen Sauerstoffgehalt aufwiesen, was darauf hindeutet, dass die Kaltspritztechnologie eine übermäßige Oxidation des Titanpulvers gut vermeidet, was zur Beibehaltung der ursprünglichen Chemikalie beiträgt Zusammensetzung des versprühten Pulvers; Es wurde jedoch festgestellt, dass die Magnesiumpartikel in der Beschichtung eine hohe Anzahl an Verunreinigungen aufweisen, was hauptsächlich auf die übermäßige Aktivität des Magnesiummetalls und das Auftreten natürlicher Oxidation in der Atmosphäre zurückzuführen ist. Um die Beschichtung porös zu machen, ist es notwendig, die Magnesiumkomponente im aufgesprühten Zustand aus der Beschichtung zu entfernen, daher wurde an der Beschichtung im aufgesprühten Zustand eine Vakuumdestillation durchgeführt. Die Mikrostruktur der Beschichtung nach der Vakuumdestillation zeigte eine deutliche durchgehende Porenstruktur und die Porosität der Beschichtung erreichte 50 % mit einer Porengrößenverteilung von 30-100 μm. Die Ergebnisse der Energiespektrumanalyse auf der Oberfläche der Beschichtung zeigten, dass nach der Vakuumdestillationsbehandlung nur elementare Titankomponenten in der Beschichtung vorhanden waren und elementare Magnesiumkomponenten vollständig destilliert worden waren.
