CN109894617B - 粉末注射成型Ti基产品的烘炉工艺及成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及粉末注射成型Ti基产品的烘炉工艺及成型工艺，其中烘炉工艺包括以下步骤：A、将金属内胆的烧结炉进行大气压标定，并进行真空检漏；B、确认无误后通入氢气，直至炉膛内保持微正压，微正压的范围为102～110KPa；C、待炉内微正压稳定后，点火升温，温度升至1300～1450℃并进行持续保温，保温时间为1～5h；D、保温结束后，停止通氢气，同时通入惰性气体进行降温。本发明中的烘炉工艺能够有效降低炉膛内的C、O含量，为提高Ti基产品的塑性提供了有利条件。同时本发明中粉末注射成型Ti基产品的成型工艺也正因为采用该烘炉工艺而使得Ti基产品的塑性得到有效提高。
Description
技术领域
本发明涉及粉末注射成型Ti基产品的烘炉工艺及成型工艺。
背景技术
钛及钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性强、生物相容性优异等优点,被广泛应用于航空航天、汽车、医药、电子等领域，但是，钛及钛合金的机加工性能差,难以切削,成为生产复杂形状零件的障碍。金属粉末注射成形(MIM)作为一种近净成形技术，材料利用率高，节省了加工费用，可大批量制备几何形状复杂的产品。
由于烧结炉在长期使用过程中，炉膛会沉积一些杂质，而Ti易与杂质里的C、O反应，导致产品的C、O含量过高(C：0.18-0.21wt％，O：0.4-0.5wt％)，塑性降低，影响使用。
传统的降低C、O含量方法通常使用氧含量更低的原料粉末或调整粘结剂体系，但是会增加开发成本，且需要较长时间的验证。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种粉末注射成型Ti基产品的烘炉工艺，该烘炉工艺能够有效去除烧结炉里的杂质，降低产品的C、O含量，从而有效提高产品的塑性。
实现本发明第一个目的的技术方案是：本发明中粉末注射成型Ti基产品的烘炉工艺包括以下步骤：
A、将金属内胆的烧结炉进行大气压标定，并进行真空检漏；
B、确认无误后通入氢气，直至炉膛内保持微正压，微正压的范围为102～110KPa；
C、待炉内微正压稳定后，点火升温，温度升至1300～1450℃并进行持续保温，保温时间为1～5h；
D、保温结束后，停止通氢气，同时通入惰性气体进行降温。
上述步骤B中氢气的通入流量为10～40L/min。
作为优化设计，所述步骤B中氢气的通入流量为30L/min，微正压保持在106KPa；所述步骤C中升温速率为5℃/min，温度升至1400℃后保温3h。
在高温下氢气与碳、氧等会发生如下反应，并易于挥发：
H2(g)+C(s)→CxHy(g)
2H2(g)+O2(g)→2H2O(g)；
因此能够有效降低炉膛里的C、O含量。
本发明的第二个目的是提供一种粉末注射成型Ti基产品的成型工艺，通过该成型工艺获得的Ti基产品具有很好的塑性。
实现本发明第二个目的技术方案是：本发明中粉末注射成型Ti基产品的成型工艺包括如下步骤：
a、喂料制备；
b、将喂料在注射成型机上注塑获得注射坯；
c、对注射坯进行脱脂获得脱脂坯；
d、将脱脂坯放入金属内胆的烧结炉进行烧结前，先对金属内胆的烧结炉进行上述的粉末注射成型Ti基产品的烘炉工艺；然后将脱脂坯放入金属内胆的烧结炉进行烧结获得烧结产品。
本发明具有积极的效果：(1)本发明利用高温下氢气与碳、氧反应后获得易挥发物质的原理，设计了相应的烘炉工艺，有效降低了炉膛内的碳、氧含量，从而有效解决了Ti基产品中碳、氧含量过高的问题，有效保证了产品的塑性；
(2)本发明通过大量创造性的设计和试验，最终确定了最佳的技术参数，为降低炉膛内的碳、氧含量提供了最佳的技术方案；
(3)本发明中成型工艺利用了上述的烘炉工艺，有效保证了Ti基产品的碳、氧含量，保证了Ti基产品塑性的稳定性。
具体实施方式
(实施例一)
本发明中粉末注射成型Ti基产品的烘炉工艺；包括以下步骤：
A、将金属内胆的烧结炉进行大气压标定，并进行真空检漏；
B、确认无误后通入氢气，氢气的通入流量为30L/min；使得炉膛内的微正压保持在106KPa；
C、待炉内微正压稳定后，点火升温，升温速率为5℃/min，温度升至1400℃后保温3h；
D、保温结束后，停止通氢气，同时通入惰性气体进行降温。
惰性气体可以是氩气，也可以是氮气。
本发明中粉末注射成型Ti基产品的成型工艺，包括如下步骤：
a、喂料制备；
b、将喂料在注射成型机上注塑获得注射坯；
c、对注射坯进行脱脂获得脱脂坯；
d、将脱脂坯放入金属内胆的烧结炉进行烧结前，先对金属内胆的烧结炉进行上述的粉末注射成型Ti基产品的烘炉工艺，然后将脱脂坯放入金属内胆的烧结炉进行烧结获得烧结产品。
未进行烘炉工艺的TC4产品和进行烘炉工艺的TC4产品的C、O含量增量对比如下表：
由此表可知，进过烘炉工艺后的TC4产品的C、O含量增量明显降低。
(实施例二)
本发明中粉末注射成型Ti基产品的烘炉工艺；包括以下步骤：
A、将金属内胆的烧结炉进行大气压标定，并进行真空检漏；
B、确认无误后通入氢气，氢气的通入流量为10L/min；使得炉膛内的微正压保持在102KPa；
C、待炉内微正压稳定后，点火升温，升温速率为5℃/min，温度升至1300℃后保温5h；
D、保温结束后，停止通氢气，同时通入惰性气体进行降温。
惰性气体可以是氩气，也可以是氮气。
本发明中粉末注射成型Ti基产品的成型工艺，包括如下步骤：
a、喂料制备；
b、将喂料在注射成型机上注塑获得注射坯；
c、对注射坯进行脱脂获得脱脂坯；
d、将脱脂坯放入金属内胆的烧结炉进行烧结前，先对金属内胆的烧结炉进行上述的粉末注射成型Ti基产品的烘炉工艺，然后将脱脂坯放入金属内胆的烧结炉进行烧结获得烧结产品。
(实施例三)
本发明中粉末注射成型Ti基产品的烘炉工艺；包括以下步骤：
A、将金属内胆的烧结炉进行大气压标定，并进行真空检漏；
B、确认无误后通入氢气，氢气的通入流量为40L/min；使得炉膛内的微正压保持在110KPa；
C、待炉内微正压稳定后，点火升温，升温速率为5℃/min，温度升至1450℃后保温1h；
D、保温结束后，停止通氢气，同时通入惰性气体进行降温。
惰性气体可以是氩气，也可以是氮气。
本发明中粉末注射成型Ti基产品的成型工艺，包括如下步骤：
a、喂料制备；
b、将喂料在注射成型机上注塑获得注射坯；
c、对注射坯进行脱脂获得脱脂坯；
d、将脱脂坯放入金属内胆的烧结炉进行烧结前，先对金属内胆的烧结炉进行上述的粉末注射成型Ti基产品的烘炉工艺，然后将脱脂坯放入金属内胆的烧结炉进行烧结获得烧结产品。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.粉末注射成型Ti基产品的烘炉工艺；其特征在于包括以下步骤：
A、将金属内胆的烧结炉进行大气压标定，并进行真空检漏；
B、确认无误后通入氢气，直至炉膛内保持微正压，微正压的范围为102～110KPa；
C、待炉内微正压稳定后，点火升温，温度升至1300～1450℃并进行持续保温，保温时间为1～5h；
D、保温结束后，停止通氢气，同时通入惰性气体进行降温。
2.根据权利要求1所述的粉末注射成型Ti基产品的烘炉工艺，其特征在于：所述步骤B中氢气的通入流量为10～40L/min。
3.根据权利要求1所述的粉末注射成型Ti基产品的烘炉工艺，其特征在于：所述步骤B中氢气的通入流量为30L/min；所述微正压为106KPa；所述步骤C中升温速率为5℃/min，温度升至1400℃后保温3h。
4.粉末注射成型Ti基产品的成型工艺，包括如下步骤：a、喂料制备；b、将喂料在注射成型机上注塑获得注射坯；c、对注射坯进行脱脂获得脱脂坯；d、将脱脂坯放入金属内胆的烧结炉进行烧结获得烧结产品；其特征在于：所述步骤d中将脱脂坯放入金属内胆的烧结炉进行烧结前，先对金属内胆的烧结炉进行如权利要求1至3其中之一所述的粉末注射成型Ti基产品的烘炉工艺。
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