CN100382917C - 一种复杂形状多孔钛的凝胶注模成型方法 - Google Patents

一种复杂形状多孔钛的凝胶注模成型方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100382917C
CN100382917C CNB2006100115265A CN200610011526A CN100382917C CN 100382917 C CN100382917 C CN 100382917C CN B2006100115265 A CNB2006100115265 A CN B2006100115265A CN 200610011526 A CN200610011526 A CN 200610011526A CN 100382917 C CN100382917 C CN 100382917C
Authority
CN
China
Prior art keywords
porous titanium
titanium
mould
gel
complicated shape
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2006100115265A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1817511A (zh
Inventor
郭志猛
李艳
隋延力
郝俊杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CNB2006100115265A priority Critical patent/CN100382917C/zh
Publication of CN1817511A publication Critical patent/CN1817511A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100382917C publication Critical patent/CN100382917C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供了一种复杂形状多孔钛的凝胶注模成型方法，属于粉末冶金技术领域。将丙烯酰胺有机单体及N，N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂溶入溶剂配制成一定浓度的预混液，钛粉悬浮于其中制成低粘度、高固相含量的浓悬浮体，加入引发剂及催化剂之后，将这种浓悬浮体浆料注入非多孔模具中，在一定的温度条件下，有机聚合物单体交联聚合成三维网络状聚合物凝胶，并使粉末颗粒原位粘结而固化形成坯体。优点在于：可获得高孔隙度、高开孔率、孔洞宏观分布均匀的多孔钛；不需复杂设备及模具、不需专门脱脂工序，可实现复杂形状多孔钛的低成本、高效率生产；坯体强度达30MPa以上，可以进行机械加工。

Description

一种复杂形状多孔钛的凝胶注模成型方法
技术领域
本发明属于粉末冶金成型技术领域，特别是提供了一种复杂形状多孔钛的凝胶注模成型方法。
背景技术
金属多孔材料中，多孔钛以其低密度、高比强度、高耐蚀性和良好的生物相容性等钛独具的优异性能，被广泛应用于航空、航天等军工部门及化工、冶金、轻工、医药等民用部门。多孔钛的制备方法包括粉末冶金法、纤维冶金法、浆料发泡法、自蔓延高温合成等。其中，粉末冶金法制备多孔钛的生产工艺简单、成本低并且能够得到组织结构均匀的多孔钛，但是难以获得复杂形状制件，并且孔隙度较低；纤维冶金法可生产高质量的多孔金属纤维材料，但产品尺寸受限制，成本较高；浆料发泡法可获得较高孔隙度，缺点是难于控制气泡大小，故难以获得均匀的多孔材料；自蔓延高温合成是近20年来发展非常迅速的材料制备新技术，可用来制备金属间化合物和复合材料，但采用自蔓延高温合成工艺只能制备出成分有限的多孔钛合金制品。
凝胶注模成型(gelcasting)由美国橡树岭国家实验室M.A.Janney教授等人于20世纪90年代初发明，是近年倍受关注的一种复杂形状陶瓷或金属部件近净尺寸成型方法。其优点是易成型复杂形状，成型坯体组份均匀、密度均匀、强度高，不需专门的脱脂工序、可生产大尺寸制件并且制件孔隙度及孔径可控。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复杂形状多孔钛的凝胶注模成型方法，采用凝胶注模成型工艺实现高孔隙度、高开孔率、孔洞宏观分布均匀的复杂形状大件粉末冶金多孔钛坯体的生产。
本发明是将丙烯酰胺有机单体及N，N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂溶入溶剂配制成一定浓度的预混液，钛粉悬浮于其中制成低粘度、高固相含量的浓悬浮体，加入引发剂及催化剂之后，将这种浓悬浮体浆料注入非多孔模具中，在一定的温度条件下，有机聚合物单体交联聚合成三维网络状聚合物凝胶，并使粉末颗粒原位粘结而固化形成坯体。具体工艺如下：
1)将丙烯酰胺及N，N-亚甲基双丙烯酰胺以质量比(2～200)∶1混合，将该混合物溶于水制成1～50质量％均一稳定的溶液；
2)将上述溶液与钛粉、分散剂混合；其中钛粉为混合物的10～50体积％；使用的分散剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸胺中的任何一种，分散剂用量占金属粉料质量的0.02～1.0％；
3)将第二步骤所得混合料球磨8～48小时；
4)上述浆料室温真空除泡10～30分钟；
5)将浆料注入模具中，模具材料为非孔材料玻璃或金属、橡胶、塑料等；之后加热模具至40～80℃，约30～120分钟后脱模，室温真空干燥48～72小时，得到多孔钛坯体。
本发明技术与传统多孔钛成型技术相比，主要优点如下：
1)所配制浓悬浮体成分均匀且固相含量可调；坯体经干燥后，原来水分存在的位置成为固有的孔隙，因此坯体经烧结后可获得高孔隙度、高开孔率、孔洞宏观分布均匀的多孔钛；
2)不需复杂设备及模具、不需专门脱脂工序，可实现复杂形状多孔钛的低成本、高效率生产；
3)坯体强度达30MPa以上，可以进行机械加工。
具体实施方式
实施例1
钛粉原料为市售50～100μm钛粉；丙烯酰胺为天津市化学试剂研究所生产，为白色细小晶体；N，N-亚甲基双丙烯酰胺为天津市科密欧化学试剂开发中心生产，为白色粉末。
将15克丙烯酰胺、1克N，N-亚甲基双丙烯酰胺溶于100毫升水中，加入450克钛粉和5克聚丙烯酸分散剂，球磨48小时后真空除泡30分钟，获得固相体积分数50％的浆料，注入金属模具后将模具移入80℃恒温箱中保温120分钟，脱模后真空干燥72小时即可得到凝胶注模成型多孔钛零件坯体；坯体经烧结后得到多孔钛零件。
由这种工艺制备的凝胶注模成型多孔钛零件孔隙度为43.2％，开孔率为91.0％。
实施例2
钛粉原料为市售50～100μm钛粉；丙烯酰胺为天津市化学试剂研究所生产，为白色细小晶体；N，N-亚甲基双丙烯酰胺为天津市科密欧化学试剂开发中心生产，为白色粉末。
将20克丙烯酰胺、6克N，N-亚甲基双丙烯酰胺溶入100毫升水中制成溶液，加入300克钛粉和10克聚丙烯酰胺分散剂，球磨24小时后真空除泡20分钟，制得固相体积分数为40％的浆料。将所得浆料注入玻璃模具，在60℃保温120分钟，模具内浆料固化为坯体，脱模后真空干燥48小时即可得到凝胶注模成型多孔钛零件坯体；坯体经烧结后得到多孔钛零件。
由这种工艺制备的凝胶注模成型多孔钛零件孔隙度为54.8％，开孔率为90.3％。

Claims (3)

1.一种复杂形状多孔钛的凝胶注模成型方法，其特征在于：
a、将丙烯酰胺及N，N-亚甲基双丙烯酰胺以质量比2～200∶1混合，将该混合物溶于水制成1～50％质量比均一稳定的预混液；
b、将上述预混液与钛粉、分散剂混合制成混合料；其中钛粉为混合物的10～50％体积比；使用的分散剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸胺中的任何一种，分散剂用量占钛粉质量的0.02～1.0％；
c、将第b步骤所得混合料球磨8～48小时制得浆料；
d、上述浆料室温真空除泡10～30分钟；
e、将浆料注入模具中，加热模具至40～80℃，约30～120分钟后脱模，室温真空干燥48～72小时，得到多孔钛坯体；
2.按照权利要求1所述的复杂形状多孔钛的凝胶注模成型方法，其特征在于：所述的模具的材料为非孔材料。
3.按照权利要求2所述的复杂形状多孔钛的凝胶注模成型方法，其特征在于：所述的非孔材料为玻璃、金属、橡胶或塑料。
CNB2006100115265A 2006-03-21 2006-03-21 一种复杂形状多孔钛的凝胶注模成型方法 Expired - Fee Related CN100382917C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006100115265A CN100382917C (zh) 2006-03-21 2006-03-21 一种复杂形状多孔钛的凝胶注模成型方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006100115265A CN100382917C (zh) 2006-03-21 2006-03-21 一种复杂形状多孔钛的凝胶注模成型方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1817511A CN1817511A (zh) 2006-08-16
CN100382917C true CN100382917C (zh) 2008-04-23

Family

ID=36917819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006100115265A Expired - Fee Related CN100382917C (zh) 2006-03-21 2006-03-21 一种复杂形状多孔钛的凝胶注模成型方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100382917C (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102242288B (zh) * 2011-06-20 2012-09-26 烟台工程职业技术学院 一种多孔钛的制备方法
KR20140081072A (ko) * 2012-12-21 2014-07-01 삼성전자주식회사 안테나 및 안테나 제조 방법
CN103447534B (zh) * 2013-09-06 2015-09-09 北京科技大学 一种基于有机物理凝胶的凝胶注模成形方法
CN104212993A (zh) * 2014-07-24 2014-12-17 昆明理工大学 一种多孔钛合金材料的制备方法
CN105543526A (zh) * 2015-12-31 2016-05-04 中国钢研科技集团有限公司 一种利用凝胶注模成形制备高致密度钛或钛合金的方法
CN113754423B (zh) * 2021-09-09 2022-12-30 喵石科技(宁波)有限公司 一种基于动物骸骨的类宝石晶体及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB999294A (en) * 1961-03-08 1965-07-21 Fansteel Metallurgical Corp Electrode elements
CN1101596A (zh) * 1993-07-23 1995-04-19 阿苏拉达股份有限公司 熔结法制造钛部件的方法和用此种方法制造的装饰品
US5908588A (en) * 1998-02-17 1999-06-01 Eastman Kodak Company Incipient flocculation molding of particulate inorganic materials
JPH11285804A (ja) * 1998-03-31 1999-10-19 Kubota Corp 非鉄金属鋳造用多孔質金型部材
RU2190502C2 (ru) * 2000-03-14 2002-10-10 Томский научный центр СО РАН Способ получения пористого материала на основе никелида титана для медицины
US20050048193A1 (en) * 2001-02-19 2005-03-03 Isotis N.V. Porous metals and metal coatings for implants
JP2006028616A (ja) * 2004-07-20 2006-02-02 Toho Titanium Co Ltd 多孔質焼結体およびその製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB999294A (en) * 1961-03-08 1965-07-21 Fansteel Metallurgical Corp Electrode elements
CN1101596A (zh) * 1993-07-23 1995-04-19 阿苏拉达股份有限公司 熔结法制造钛部件的方法和用此种方法制造的装饰品
US5908588A (en) * 1998-02-17 1999-06-01 Eastman Kodak Company Incipient flocculation molding of particulate inorganic materials
JPH11285804A (ja) * 1998-03-31 1999-10-19 Kubota Corp 非鉄金属鋳造用多孔質金型部材
RU2190502C2 (ru) * 2000-03-14 2002-10-10 Томский научный центр СО РАН Способ получения пористого материала на основе никелида титана для медицины
US20050048193A1 (en) * 2001-02-19 2005-03-03 Isotis N.V. Porous metals and metal coatings for implants
JP2006028616A (ja) * 2004-07-20 2006-02-02 Toho Titanium Co Ltd 多孔質焼結体およびその製造方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
多孔钛板的制造、性能及其在工业废水臭氧处理中的应用. 赵昌森.稀有金属材料与工程，第1期. 1982 *
形状复杂的高孔隙度多孔钛的制备工艺研究. 曾立英.稀有金属快报，第23卷第12期. 2004 *
桨料发泡法制备生物活性多孔钛及其性能. 李虎，虞奇峰，张波，王辉，范红松，张兴栋.稀有金属材料与工程，第35卷第1期. 2006 *
铁基粉末凝胶注模成形工艺的研究. 刘卫华，贾成厂，郭志猛.粉末冶金工业，第16卷第1期. 2006 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN1817511A (zh) 2006-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100382917C (zh) 一种复杂形状多孔钛的凝胶注模成型方法
CN112047753B (zh) 多孔陶瓷及其制备方法和应用
CN101054311B (zh) 一种“冷冻-凝胶成型”制备多孔陶瓷材料的工艺
CN101322919B (zh) 微孔陶瓷分离膜的制备方法
Mao et al. Gelcasting of alumina foams consolidated by epoxy resin
CN1187292C (zh) 水基凝胶注模成型法制备多孔陶瓷的工艺
CN100450963C (zh) 建筑饰面水泥基人造石材
CN104496480A (zh) 碳化硅陶瓷预制体、铝基碳化硅陶瓷材料及其制备方法
CN102517469B (zh) 一种多孔材料的制备方法
CN111331527B (zh) 一种超高气孔率陶瓷结合剂金刚石超精磨磨具及其制备方法
CN101518820A (zh) 一种金属粉末凝胶-挤压成形方法
KR20170130778A (ko) 겔 캐스팅법을 이용한 세라믹 성형체 및 이의 제조방법
CN103667762B (zh) 一种低密度多孔金属材料的制备方法
Gülsoy et al. Production of micro-porous austenitic stainless steel by powder injection molding
CN104446487A (zh) 凝胶注模成型无压烧结碳化硅陶瓷的料浆及方法
CN102554228B (zh) 一种超薄壁多孔金属管件的成形方法
CN105294111A (zh) 一种氮化硅多孔陶瓷的凝胶注模成型方法
CN100389915C (zh) 一种高孔隙度镍钛基形状记忆合金的凝胶注模成型方法
CN108383465A (zh) 一种挤出式3d打印用石膏基复合胶凝材料及其制备方法
CN103910821A (zh) 一种耐高压透水性多孔材料及其制备方法
CN109176828A (zh) 防止翘曲变形的大规格平面陶瓷坯体凝胶注模成型方法
CN102976758B (zh) 一种大孔互联SiC陶瓷的制备方法
CN103897099A (zh) 一种压滤性轻质透水材料及其制备方法
CN101745968A (zh) 一种特异型锆英石砖的凝胶注模成型工艺
CN100558673C (zh) 等静压成型制备石英陶瓷的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080423

Termination date: 20110321