RU2581688C2 - Способ упрочнения изделий из титана и его сплавов - Google Patents
Способ упрочнения изделий из титана и его сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2581688C2 RU2581688C2 RU2014120090/02A RU2014120090A RU2581688C2 RU 2581688 C2 RU2581688 C2 RU 2581688C2 RU 2014120090/02 A RU2014120090/02 A RU 2014120090/02A RU 2014120090 A RU2014120090 A RU 2014120090A RU 2581688 C2 RU2581688 C2 RU 2581688C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- products
- alloy products
- reinforcing
- medicine
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в приборостроении и медицине. Способ упрочнения изделий из титана и его сплавов с максимальным линейным размером от 0,8 до 1,4 мм включает упрочнение изделий в процессе формирования оксидного покрытия методом микродугового оксидирования продолжительностью от 20 до 30 минут в анодном режиме при постоянной плотности тока (1-2)×103 А/м2 в щелочном электролите на основе гидроксида натрия или алюмината натрия. Технический результат: повышение микротвердости и прочности изделий малого размера из титана и его сплавов к изгибным и тангенциальным нагрузкам. 2 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к области формирования функциональных покрытий методом микродугового оксидирования и термической обработки титановых изделий с одним из линейных размеров, равным от 0.8 до 1.4 мм, и может быть использовано при производстве конструкций медикотехнического назначения малого размера, например ортодонтических мини-имплантатов.
Значительный диаметр большинства мини-имплантатов (от 1.2 до 2 мм) затрудняет их установку при скученном положении зубов. Малый диаметр внутрикостной части мини-имплантата (от 0.8 до 1.2) уменьшает травматичность установки. Вместе с тем при уменьшении диаметра увеличивается вероятность поломки в процессе установки и эксплуатации. Сохранение прочностных характеристик изделия при уменьшении габаритных размеров является актуальной задачей, возникающей при изготовлении изделий малого размера из титана и его сплавов, что способствует поиску новых путей решения имеющейся проблемы.
Известен способ лазерного упрочнения поверхности титана и его сплавов, заключающийся в чернении поверхности и последующей обработке в воздушной среде при относительной влажности не более 20% лучом лазера с поперечной модой ТЕМ00 и с перекрытием соседних треков, при этом время взаимодействия лазерного луча с обрабатываемой поверхностью устанавливают в пределах 0,6-1,5 с, а скорость его перемещения - в пределах 0,2-1,5 см/с при плотности мощности излучения 103-104 Вт/см2 [Патент РФ на изобретение №2183692 / В.В. Рыбин, В.И. Горынин, В.О. Попов, С.П. Хомов, В.П. Кулик, А.Л. Пукшанский // Способ лазерного упрочнения поверхности титана и его сплавов. - 2002].
Основными недостатками способа являются: длительность процесса, его технологическая сложность.
Известен способ поверхностного упрочнение изделий из титана и его сплавов термообработкой, проводимой в активной газовой среде, после которой осуществляют частичное удаление газонасыщенного слоя травлением на удвоенную величину зоны повышенной хрупкости. Длительность процесса составляет более 60 минут [Патент РФ на изобретение №2318077 / А.В. Пешков, Д.Н. Балбеков, В.Р. Петренко, В.Ф. Селиванов, В.В. Пешков // Способ поверхностного упрочнения изделий из гитана и титановых сплавов. - 2008].
Недостатком способа является длительность процесса.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения биосовместимого покрытия на стоматологических имплантатах, заключающийся в помещении изделий из титана и его сплавов в водный раствор электролита, содержащий гидрооксиды калия и натрия, гидрофосфат натрия, натриевое жидкое стекло, метасиликат натрия, а также наноструктурный гидроксиапатит в виде водного коллоидного раствора, возбуждении на поверхности изделий микродуговых разрядов и проведении процесса микродугового оксидирования в течение 30 мин [Патент РФ па изобретение №2507315 / Б.В. Грифонов, Ю.Р. Колобов, Е.Г Колобова, Г.В. Храмов // Способ получения биосовместимого покрытия на стоматологических имплантатах. - 2012].
Основными недостатками способа являются сложный состав электролита, длительность процесса, формирование на поверхности титана оксидного покрытия с низкими механическими свойствами.
Задачей изобретения является создание технологически простого и экономически эффективного способа повышения прочностных характеристик титановых изделий малого размера.
Техническим результатом является повышение микротвердости и прочности титановых изделий, один из линейных размеров которых равен 0.8-1.4 мм, к изгибным и тангенциальным нагрузкам.
Поставленная задача решается тем, что способ упрочнения изделий из титана и его сплавов с максимальным линейным размером от 0,8 до 1,4 мм включает упрочнение изделий в процессе формирования оксидного покрытия методом микродугового оксидирования продолжительностью от 20 до 30 минут в анодном режиме при постоянной плотности тока (1-2)×103 А/м2 в щелочном электролите на основе гидрооксида натрия или алюмината натрия.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
Титановое изделие, предварительно очищенное от технологических загрязнений, соединяют с токоподводом и в вертикальном положении размещают в электролитической ванне, заполненной электролитом на основе гидрооксида натрия или алюмината натрия с концентрацией 1-3 г/л и 8-9 г/л соответственно. Затем изделие подвергают микродуговому оксидированию продолжительностью от 20 до 30 мин в анодном режиме при постоянной плотности тока (1-2)×103 А/м2. Перемешивание электролита осуществляется подачей воздуха с помощью компрессора в придонную область электролитической ванны. После проведения процесса оксидирования изделие промывают в дистиллированной воде и сушат на воздухе.
Выбранные режимы микродугового оксидирования обеспечивают равномерное термическое воздействие на материал основы и образование, переплавление оксидной пленки по всей поверхности изделия: при длительности процесса менее 20 минут и плотности тока до 1×103 А/м2 увеличится доля непроплавленных участков оксидного покрытия, при увеличении плотности тока более 2×103 А/м2 увеличивается пористость оксидной пленки, при увеличении длительности процесса оксидирования свыше 30 минут увеличится содержание материала основы в покрытии. Выбранный состав электролита для проведения процесса оксидирования (щелочной на основе гидрооксида натрия с концентрацией 1-3 г/л или на основе алюмината натрия с концентрацией 8-9 г/л) позволит избежать: интенсивного травления покрытия и материала основы; наличия в покрытии элементов, входящих в состав электролита.
Примеры выполнения способа получения покрытия
Пример 1. Цилиндры из технического титана ВТ1-0 и титанового сплава ВТ6 диаметром 1.4 мм и длиной 40 мм очищают от технологических загрязнений, соединяют с токоподводом, потом в вертикальном положении размещают в электролитической ванне, заполненной электролитом на основе алюмината натрия с концентрацией 8,5 г/л. Затем изделие подвергают микродуговому оксидированию продолжительностью 25 минут в анодном режиме при постоянной плотности тока 1,5×103 А/м2. После проведения процесса оксидирования изделие промывают в дистиллированной воде и сушат на воздухе.
Пример 2. Ортодонтический мини-имплантат из титанового сплава ВТ6 длиной 14 мм с максимальным диаметром внутрикостной части, равным 1,2 мм, очищают от технологических загрязнений. Затем соединяют с токоподводом и в вертикальном положении размещают в электролитической ванне, заполненной щелочным электролитом на основе гидрооксида натрия концентрацией 2 г/л. Затем изделие подвергают микродуговому оксидированию продолжительностью от 20 до 30 мин в анодном режиме при постоянной плотности тока 2×103 А/м2. Перемешивание электролита осуществляется подачей воздуха с помощью компрессора в придонную область электролитической ванны. После проведения процесса оксидирования изделие промывают в дистиллированной воде и сушат на воздухе.
Пример 3. Спицу диаметром 1,4 мм и длиной 250 мм, используемую для чрескостного остеосинтеза при переломах и патологии мелких трубчатых костей, из технического титана ВТ1-0, предварительно очищают от технологических загрязнений. Затем соединяют с токоподводом, в вертикальном положении размещают в электролитической ванне, заполненной щелочным электролитом на основе алюмината натрия с концентрацией 8,5 г/л. После чего подвергают микродуговому оксидированию продолжительностью 30 минут в анодном режиме при постоянной плотности тока 1×103 А/м2. После проведения процесса оксидирования спицу промывают в дистиллированной воде и сушат на воздухе.
Для подтверждения повышения микротвердости и устойчивости к изгибным и тангенциальным нагрузкам были проведены измерения микротвердости и испытания на изгиб и кручение (нагрузка прикладывалась на образцы до появления остаточной деформации образцов в виде изгиба на 75°-90°), образцов из сплавов титана ВТ1-0 и ВТ6 цилиндрической формы диаметром 1.4 мм и длиной 40 мм без покрытия и с покрытием, полученным МДО по технологическим режимам, представленным в примере 1. Результаты исследований представлены в таблицах 1 и 2.
Из полученных результатов следует, что в процессе микродугового оксидирования повышается механическая прочность титановых изделий с одним из линейных размеров, равным 0,8-1,4 мм, к нагрузкам на изгиб и кручение.
Claims (1)
- Способ упрочнения изделий из титана и его сплавов с максимальным линейным размером от 0,8 до 1,4 мм, характеризующийся тем, что упрочнение изделий осуществляют в процессе формирования оксидного покрытия методом микродугового оксидирования продолжительностью от 20 до 30 минут в анодном режиме при постоянной плотности тока (1-2)×103 А/м2 в щелочном электролите на основе гидрооксида натрия или алюмината натрия.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014120090/02A RU2581688C2 (ru) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Способ упрочнения изделий из титана и его сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014120090/02A RU2581688C2 (ru) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Способ упрочнения изделий из титана и его сплавов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014120090A RU2014120090A (ru) | 2015-11-27 |
RU2581688C2 true RU2581688C2 (ru) | 2016-04-20 |
Family
ID=54753322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014120090/02A RU2581688C2 (ru) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Способ упрочнения изделий из титана и его сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2581688C2 (ru) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108914184B (zh) * | 2018-08-01 | 2019-08-09 | 福州大学 | 一种低能耗铝合金微弧氧化膜层制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1788793A1 (ru) * | 1988-12-15 | 1996-05-27 | Институт Химии Дальневосточного Отделения Ан Ссср | Электролит для микродугового оксидирования титана и его сплавов |
US20050143743A1 (en) * | 2002-06-21 | 2005-06-30 | Alberto Cigada | Osteointegrative interface for implantable prostheses and a method for the treatment of the osteointegrative interface |
RU2345181C1 (ru) * | 2007-09-03 | 2009-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный университет" | Способ получения электролита для нанесения биоактивных покрытий |
RU2507315C1 (ru) * | 2012-09-10 | 2014-02-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" | Способ получения биосовместимого покрытия на стоматологических имплантатах |
-
2014
- 2014-05-19 RU RU2014120090/02A patent/RU2581688C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1788793A1 (ru) * | 1988-12-15 | 1996-05-27 | Институт Химии Дальневосточного Отделения Ан Ссср | Электролит для микродугового оксидирования титана и его сплавов |
US20050143743A1 (en) * | 2002-06-21 | 2005-06-30 | Alberto Cigada | Osteointegrative interface for implantable prostheses and a method for the treatment of the osteointegrative interface |
RU2345181C1 (ru) * | 2007-09-03 | 2009-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный университет" | Способ получения электролита для нанесения биоактивных покрытий |
RU2507315C1 (ru) * | 2012-09-10 | 2014-02-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" | Способ получения биосовместимого покрытия на стоматологических имплантатах |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014120090A (ru) | 2015-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sasikumar et al. | Surface modification methods for titanium and its alloys and their corrosion behavior in biological environment: a review | |
Sowa et al. | Modification of tantalum surface via plasma electrolytic oxidation in silicate solutions | |
Sandhyarani et al. | Fabrication, characterization and in-vitro evaluation of nanostructured zirconia/hydroxyapatite composite film on zirconium | |
WO2012102205A1 (ja) | 生分解性移植材およびその製造方法 | |
Razavi et al. | Biodegradation, bioactivity and in vivo biocompatibility analysis of plasma electrolytic oxidized (PEO) biodegradable Mg implants | |
Razavi et al. | In vitro analysis of electrophoretic deposited fluoridated hydroxyapatite coating on micro-arc oxidized AZ91 magnesium alloy for biomaterials applications | |
Gao et al. | Micro/nanostructural porous surface on titanium and bioactivity | |
EP2495356A1 (en) | Dental implant with nanostructured surface and process for obtaining it | |
KR101835684B1 (ko) | 플라즈마 전해 산화 공정에서 아연 및 실리콘이 함유된 전해질 조성물 및 그 조성물을 이용하여 아연 및 실리콘 이온을 함유하는 수산화아파타이트가 코팅된 치과용 임플란트 제조방법 | |
Lobo et al. | Rapid obtaining of nano-hydroxyapatite bioactive films on NiTi shape memory alloy by electrodeposition process | |
Huan et al. | Effect of aging treatment on the in vitro nickel release from porous oxide layers on NiTi | |
RU2581688C2 (ru) | Способ упрочнения изделий из титана и его сплавов | |
Zhai et al. | Fluoride coatings on magnesium alloy implants | |
JP2008125622A (ja) | 生分解性マグネシウム材 | |
Michalska et al. | Plasma electrolytic oxidation of Zr-Ti-Nb alloy in phosphate-formate-EDTA electrolyte | |
KR101835694B1 (ko) | 플라즈마 전해 산화 공정에서 스트론튬 및 실리콘이 함유된 전해질 조성물 및 그 조성물을 이용하여 스트론튬 및 실리콘 이온을 함유하는 수산화아파타이트가 코팅된 치과용 임플란트 제조방법 | |
Rios et al. | Self-organized TiO2 nanotubes on Ti-Nb-Fe alloys for biomedical applications: Synthesis and characterization | |
WO2015186388A1 (ja) | インプラントとその製造方法 | |
Razavi et al. | In vitro evaluations of anodic spark deposited AZ91 alloy as biodegradable metallic orthopedic implant | |
RU2361622C1 (ru) | Способ получения биопокрытия на имплантатах из титана и его сплавов | |
KR101314073B1 (ko) | 베타 삼인산칼슘을 포함하는 산화막으로 코팅된 티타늄 임플란트의 제조방법 및 이에 따라 제조된 티타늄 임플란트 | |
RU2238352C1 (ru) | Способ получения покрытий | |
Chuan et al. | Effect of applied voltage on surface properties of anodised titanium in mixture of β-glycerophosphate (β-GP) and calcium acetate (CA) | |
KR20160001390A (ko) | 생체활성 물질로 표면개질된 임플란트 및 이의 제조방법 | |
CN111840635A (zh) | 钛基纳米管表面多酚纳米磷灰石涂层的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200520 |