火花機加工的表面改性新技術(shù)及應(yīng)用

Wandra等[通過常規(guī)火花機加工和球拋光輔助放電熔覆（BB-EDC）工藝對新型β相鈦合金（Ti-Nb-Ta-Zr）進行了表面改性。這種合金在生物醫(yī)學(xué)行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。在BB-EDC處理的情況下，羥基磷灰石粉末與電介質(zhì)一起使用。火花機加工表面由嚴重的表面缺陷以及沉積金屬的高脊組成。此外，還觀察到更高的表面粗糙度（2.61 μm）和凹坑，這會引入腐蝕并影響植入物的疲勞性能。在BB-EDC工藝中，Ca、P和O與HAp的增強一起沉積在新形成的表面上。使用 ZrO₂ 球?qū)е鲁练e金屬的高脊變平，如下圖所示

。因此，與火花機加工的表面相比，BB-EDC處理的表面更光滑，凹坑更少。與電火花加工和未處理的表面相比，表面粗糙度顯著降低（1.16 μm）。

BB-EDC 處理的 β 相 Ti 合金表面的 SEM 顯微照片 。（經(jīng) Elsevier 許可）。

Tyagi等使用Cu + MoS2 + WS2 + hBN粉末的綠色緊湊型工具將EDC涂在AISI低碳鋼表面。銅粉用作致密電極的粘合劑。通過改變載荷（例如 5 N、10 N 和 20 N）來測量比磨損率。磨損試驗結(jié)果表明，當負載在 5–10 N 范圍內(nèi)時，與基材相比，磨損率較低。隨著載荷從 10 N 增加到 20 N，磨損率急劇加快，這與基材相似。因此，AISI 鋼表面上方的涂層很容易磨損。然而，與低碳鋼相比，該涂層表現(xiàn)出極強的耐磨性和抗摩擦性。此外，這種分層涂層增加了水接觸角，并將表面轉(zhuǎn)變?yōu)槌杷疇顟B(tài) （152.2°）。

Maideen等通過將Mo和Ni粉末顆粒與介電介質(zhì)混合，在另一種情況下混合Mo和W粉末，對Al 7075的表面進行了改性。在每種情況下，粉末顆粒的成功沉積都是在新形成的層中獲得的。當峰值電流、脈沖導(dǎo)通時間和脈沖關(guān)斷時間分別為 6 A、100 μs 和 150 μs 時，Mo 和 Ni 獲得了更好的表面。另一方面，當考慮 6 A、100 μs 脈沖導(dǎo)通時間和 316.58 μs 脈沖關(guān)斷時間時，Mo 和 W 實現(xiàn)了光滑的表面光潔度。

Wang等[使用交流能放電加工（AE-EDM）通過碳化鎢-多晶金剛石（WC-PCD）電極對Ti-6Al-4V的表面進行改性。AE-EDM工藝步驟如下圖所示。

除了微磨之外，這種新方法還防止了一部分熔融金屬在重鑄層上重新凝固。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)火花機加工工藝產(chǎn)生的重鑄層相比，AE-EDM中新形成的層更薄。與以Cu為工具電極的傳統(tǒng)電火花加工工藝相比，AE-EDM工藝的表面顯微硬度提高了25.6%，這主要是由于AE-EDM工藝中WC的沉積。

(a–c） 交流電火花加工（AE-EDM）工藝]。（經(jīng)愛思唯爾許可）。

Rashid等研究了使用微火花機加工機加工非導(dǎo)電氮化鋁（AlN）陶瓷表面的方法。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于熔化、蒸發(fā)和熱剝落的結(jié)合，材料被去除。加工區(qū)域的導(dǎo)電性是通過工件壁上的碳沉積引入的。本實驗減小了等離子體通道半徑，因此當能量從刀具傳遞到工件時，能量被集中。下圖所示的SEM圖像表明，即使該過程涉及較低的放電能量，也會產(chǎn)生粗糙的表面。

SEM圖像顯示了微火花機加工工藝在AlN中產(chǎn)生的微孔。

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