火花机加工的表面改性新技术及应用

Wandra等[通过常规火花机加工和球抛光辅助放电熔覆（BB-EDC）工艺对新型β相钛合金（Ti-Nb-Ta-Zr）进行了表面改性。这种合金在生物医学行业有着广泛的应用。在BB-EDC处理的情况下，羟基磷灰石粉末与电介质一起使用。火花机加工表面由严重的表面缺陷以及沉积金属的高脊组成。此外，还观察到更高的表面粗糙度（2.61 μm）和凹坑，这会引入腐蚀并影响植入物的疲劳性能。在BB-EDC工艺中，Ca、P和O与HAp的增强一起沉积在新形成的表面上。使用 ZrO₂ 球导致沉积金属的高脊变平，如下图所示

。因此，与火花机加工的表面相比，BB-EDC处理的表面更光滑，凹坑更少。与电火花加工和未处理的表面相比，表面粗糙度显着降低（1.16 μm）。

BB-EDC 处理的 β 相 Ti 合金表面的 SEM 显微照片 。（经 Elsevier 许可）。

Tyagi等使用Cu + MoS2 + WS2 + hBN粉末的绿色紧凑型工具将EDC涂在AISI低碳钢表面。铜粉用作致密电极的粘合剂。通过改变载荷（例如 5 N、10 N 和 20 N）来测量比磨损率。磨损试验结果表明，当负载在 5–10 N 范围内时，与基材相比，磨损率较低。随着载荷从 10 N 增加到 20 N，磨损率急剧加快，这与基材相似。因此，AISI 钢表面上方的涂层很容易磨损。然而，与低碳钢相比，该涂层表现出极强的耐磨性和抗摩擦性。此外，这种分层涂层增加了水接触角，并将表面转变为超疏水状态 （152.2°）。

Maideen等通过将Mo和Ni粉末颗粒与介电介质混合，在另一种情况下混合Mo和W粉末，对Al 7075的表面进行了改性。在每种情况下，粉末颗粒的成功沉积都是在新形成的层中获得的。当峰值电流、脉冲导通时间和脉冲关断时间分别为 6 A、100 μs 和 150 μs 时，Mo 和 Ni 获得了更好的表面。另一方面，当考虑 6 A、100 μs 脉冲导通时间和 316.58 μs 脉冲关断时间时，Mo 和 W 实现了光滑的表面光洁度。

Wang等[使用交流能放电加工（AE-EDM）通过碳化钨-多晶金刚石（WC-PCD）电极对Ti-6Al-4V的表面进行改性。AE-EDM工艺步骤如下图所示。

除了微磨之外，这种新方法还防止了一部分熔融金属在重铸层上重新凝固。结果，发现与传统火花机加工工艺产生的重铸层相比，AE-EDM中新形成的层更薄。与以Cu为工具电极的传统电火花加工工艺相比，AE-EDM工艺的表面显微硬度提高了25.6%，这主要是由于AE-EDM工艺中WC的沉积。

(a–c） 交流电火花加工（AE-EDM）工艺]。（经爱思唯尔许可）。

Rashid等研究了使用微火花机加工机加工非导电氮化铝（AlN）陶瓷表面的方法。结果发现，由于熔化、蒸发和热剥落的结合，材料被去除。加工区域的导电性是通过工件壁上的碳沉积引入的。本实验减小了等离子体通道半径，因此当能量从刀具传递到工件时，能量被集中。下图所示的SEM图像表明，即使该过程涉及较低的放电能量，也会产生粗糙的表面。

SEM图像显示了微火花机加工工艺在AlN中产生的微孔。

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