超聲場對316L耐磨板表面磷化組織和性能的影響

  在生物醫(yī)用材料中,,奧氏體耐磨板以其良好的力學性能,、耐蝕性以及低廉的價格而得到廣泛應用。但醫(yī)用耐磨板表面硬度較低,,耐磨性較差,,使用后期植入體容易產(chǎn)生松動且有Ni,、Cr,、Mo等有害金屬離子溢出,影響使用性能,,故必須對其進行表面改性處理,。

  目前常用的表面處理方法主要是涂鍍技術(shù)及氣相沉積等,處理成本高,、批量小,,其應用存在極限性。磷化處理作為一種成熟的表面技術(shù),,經(jīng)濟實用,,可滿足大批量生產(chǎn)要求。常用的磷化處理一般包括鋅系磷化和鈣系磷化,,鋅和鈣都是人體骨骼生產(chǎn)所需要的元素,,對人體無害,因此生成的磷化膜層具有生物活性,,能促進骨骼生長,。但是316L耐磨板由于鈍化膜的存在,導致磷化膜形成困難,。本工作通過引入超聲波,,借助超聲波提供的能量及空化作用來促進磷化反應的進行,考察了所得磷化膜的摩擦磨損性能及耐蝕性能,,以為316L耐磨板表面磷化提供技術(shù)支撐,。

  基材為316L奧氏體耐磨板板材,試樣尺寸為10mm×10mm×1mm,,試樣上方打孔,,以方便懸掛。磷化處理工藝流程:化學除油→水洗→活化(去除自然鈍化膜)→水洗→超聲輔助磷化→干燥→檢測,。

  耐磨板表面鈍化膜的存在是影響磷化效果關(guān)鍵的因素,,采用的活化溶液組成:98~102g/L(NH4)2SO4,85~90g/LH2SO4,,活化溫度為50~60℃,,時間為20min。硫酸銨作為促進劑,,可以提高酸液對耐磨板鈍化膜的去除能力,,加快酸洗速度,提高酸洗效率,。

  針對醫(yī)用316L耐磨板磷化處理,,改進了已有的磷化配方,去除了磷化液中對人體的有害元素,,添加了對人體無害的Ca2+,,旨在改善磷化膜的性能,,并提高其表面的生物活性,磷化液組成及工藝條件為:4g/LZnO,,0.1mol/LHNO3,,0.12~0.15mol/LCa(NO3)2,0.035~0.050mol/LZn(H2PO4)2,;磷化溫度為75℃,,磷化時間為1h;選用KQ-200KDE型高功率數(shù)控超聲清洗器,,超聲功率為200W,。結(jié)果表明:

  (1)超聲場能明顯加速316L耐磨板表面磷化速度,,且形成的磷化膜更加致密,、完整、均勻,。

 ?。?)316L耐磨板磷化處理后,耐蝕性得到提高,,其中,,超聲場下磷化處理的試樣耐蝕性提高更明顯,其自腐蝕電位明顯正移,,由基材的-0.813V提高至-0.246V,,自腐蝕電流降低了1個數(shù)量級,。

 ?。?)316L耐磨板磷化處理后,試樣表面的摩擦系數(shù)顯著降低,,由基材的0.574下降至0.122,,進一步提高了316L耐磨板的耐磨性能。