CN110961618A - 一种多孔钛喂料及其制备方法、多孔钛产品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多孔钛喂料及其制备方法、多孔钛产品，涉及多孔喂料制备技术领域。该方法包括将钛粉与造孔剂混合得到混合粉末，且造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯粉末；将混合粉末与高分子粘结剂混合后进行密炼得到混合料；将混合料进行破碎后得到多孔钛喂料。该方法一方面可使得钛材料中易产生孔洞结构，从而容易获得高质量的多孔钛结构，另一方面可在保证制备过程清洁的前提下，有效地提高各组分的相容性，减少环境污染，以为制备得到高性能，分布均匀的多孔钛产品提供有力的保障。该多孔钛产品通过上述的多孔钛喂料经过注射成形、催化脱脂及真空烧结后制得，该多孔钛产品孔隙分布均匀、性能高。

Description

一种多孔钛喂料及其制备方法、多孔钛产品
技术领域
本发明涉及多孔喂料制备技术领域，具体而言，涉及一种多孔钛喂料及其制备方法、多孔钛产品。
背景技术
我国钛资源含量丰富，但是相对于钢铁，其年产量较小，而且由于原材料成本较高，其应用范围多限于海洋、航空航天、医疗器械和奢侈品等对材料性能要求较高的行业。随着钛及钛合金研究的深入，相关钛产品不断完善，多孔钛材料也得到很大的发展，被应用于骨植入材料、电极材料、催化剂的载体、吸声材料等。日本和美国在多孔材料的研究方面一直处于世界领先地位。虽然我国已经有了大规模生产多孔材料的能力，但是高端的多孔金属材料制备技术大部分被欧洲、美国和日本的一些企业所掌握。国内多孔材料的研究大多集中在多孔铝或者泡沫铝，相关的多孔钛的研究理论并不多。
目前，除原材料价格较高外，钛及钛合金加工成形难度较大也大大限制了其应用范围。可实现机加工的钛零件结构都很简单，并且受加工方式所限，大都无法满足发挥材料最优性能的设计方案。在此背景下，具有原料利用率高、批量生产成本低等优点的粉末注射成形技术有望成为理想的钛及钛合金加工方法。但是，采用粉末注射成形技术生产钛产品仍然存在较大的提升空间。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种多孔钛喂料的制备方法，该方法制备的多孔钛喂料组分相容性好、杂质污染少，可用于制备具有优异性能的多孔钛产品。
本发明的目的之二在于提供一种多孔钛喂料，其通过上述的多孔钛喂料的制备方法制备得到。因此，该多孔钛喂料的各组分的相容性好，杂质污染少，可用于制备具有优异性能的多孔钛产品。
本发明的目的之三在于提供一种多孔钛产品，其通过上述的多孔钛喂料经过注射成形、催化脱脂及真空烧结后制得，该多孔钛产品孔隙分布均匀、性能高。
本发明是这样实现的：
第一方面，实施例提供一种多孔钛喂料的制备方法，包括：
将钛粉与造孔剂混合得到混合粉末，且造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯粉末；
将混合粉末与高分子粘结剂混合后进行密炼得到混合料；
将混合料进行破碎后得到多孔钛喂料。
在可选的实施方式中，钛粉与造孔剂的体积比为30～50:50～70。
在可选的实施方式中，钛粉的粒径范围为10.0～40.0μm，聚甲基丙烯酸甲酯粉末的粒径范围为80～150.0μm。
在可选的实施方式中，混合粉末与高分子粘结剂的质量比为75～80:20～25。
在可选的实施方式中，高分子粘结剂包括聚甲醛、高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物以及硬脂酸。
在可选的实施方式中，高分子粘结剂包括按照质量百分含量计的以下原料：
聚甲醛75～90％，高密度聚乙烯5～15％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物4～10％以及硬脂酸1～5％。
在可选的实施方式中，密炼的步骤是通过密炼机进行，且密炼机的转速为30～40rpm，密炼的过程中伴随搅拌和加热。
在可选的实施方式中，在进行密炼作业时，当密炼机内的温度达到170～190℃时，将高分子粘结剂加入密炼机内，且当密炼机内的温度再次达到同一温度后，密炼60～75min后停止加热，并冷却后得到混合料。
第二方面，实施例提供一种多孔钛喂料，多孔钛喂料通过前述实施方式中任一项的多孔钛喂料的制备方法制备得到。
第三方面，实施例提供一种多孔钛产品，多孔钛产品通过将前述实施方式的多孔钛喂料依次进行注射成型、催化脱脂以及真空烧结后得到。
本发明的实施例至少具备以下优点或有益效果：
本发明的实施例提供的多孔钛喂料的制备方法，包括将钛粉与造孔剂混合得到混合粉末，且造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯粉末；将混合粉末与高分子粘结剂混合后进行密炼得到混合料；将混合料进行破碎后得到多孔钛喂料。该方法通过将钛粉与特定的聚甲基丙烯酸甲酯粉末造孔剂以及粘结剂混合后进行密炼和破碎作业，一方面可使得钛材料中易产生孔洞结构，从而容易获得高质量的多孔钛结构，另一方面可在保证制备过程清洁的前提下，有效地提高各组分的相容性，减少环境污染，以为制备得到高性能，分布均匀的多孔钛产品提供有力的保障。
本发明的实施例还提供了一种多孔钛喂料，其通过上述的多孔钛喂料的制备方法制备得到。因此，该多孔钛喂料的各组分的相容性好，杂质污染少，可用于制备具有优异性能的多孔钛产品。
本发明的实施例还提供了一种多孔钛产品，其通过上述的多孔钛喂料经过注射成形、催化脱脂及真空烧结后制得，该多孔钛产品孔隙分布均匀、性能高。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
本发明的实施例提供了一种多孔钛喂料的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
将钛粉与造孔剂混合得到混合粉末，且造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯粉末；将混合粉末与高分子粘结剂混合后进行密炼得到混合料；将混合料进行破碎后得到多孔钛喂料。
具体地，该方法通过将钛粉与特定的聚甲基丙烯酸甲酯粉末造孔剂以及粘结剂混合后进行密炼和破碎作业，一方面可使得钛材料中易产生孔洞结构，从而容易获得高质量的多孔钛结构，另一方面可在保证制备过程清洁的前提下，有效地提高各组分的相容性，减少环境污染，以为制备得到高性能，分布均匀的多孔钛产品提供有力的保障。
具体地，在本发明的实施例中，钛粉与聚甲基丙烯酸甲酯粉末的体积比为30～50:50～70。采用该体积比范围的钛粉与聚甲基丙烯酸甲酯粉末的混合，可有效地保证钛粉的多孔状结构的形成，同时也可以保证多孔结构的均匀性，以提高最后制备得到的多孔钛产品的性能。当然，在本发明的其他实施例中，钛粉与聚甲基丙烯酸甲酯粉末的体积比还可以根据需求进行调整和改进，本发明的实施例不做限定。
需要说明的是，在本发明的实施例中，所选用的钛粉的粒径范围为10.0～40.0μm，所选用的造孔剂聚甲基丙烯酸甲酯粉末的粒径范围为80～150.0μm。将钛粉的粒径控制在该范围内，同时配合对与之对应的造孔剂的粒径进行控制，可使得多孔钛喂料的多孔结构形成更均匀，制备效率更高。当然，在本发明的其他实施例中，钛粉和造孔剂的粒径还可以根据制备的环境进行改进，本发明的实施例不再赘述。
还需要说明的是，在本发明的实施例中，混合粉末与高分子粘结剂的质量比为75～80:20～25。将高分子粘结剂和混合粉末的用量控制在一定范围内，可有效地保证制备得到的多孔钛喂料的相容性，以保证多孔钛喂料的各组分均具有较好的相容性，从而保证其可用于制备高性能的多孔钛产品，以保证多孔钛产品空隙分布的均匀性。
其中，在本发明的实施例中，高分子粘结剂包括聚甲醛、高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物以及硬脂酸。通过上述的聚甲醛、高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物以及硬脂酸之间的合理复配，使得该高分子粘结剂可在环保清洁的基础之上，有效地保证各组分的相容性，减少环境污染，以为制备得到高性能，分布均匀的多孔钛产品提供有力的保障。
作为优选的方案，在本发明的实施例中，高分子粘结剂包括按照质量百分含量计的以下原料：聚甲醛75～90％，高密度聚乙烯5～15％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物4～10％以及硬脂酸1～5％。当上述组分的用量控制在上述的范围内时，制备得到的多孔钛喂料的性能更优异，更便于制备得到高性能，分布均匀的多孔钛产品。当然，在本发明的其他实施例中，各组分的具体用量还可以根据制备的环境进行相应地调整，本发明的实施例不做限定。
另外，在具体的制备过程中，密炼的步骤是通过密炼机进行，且密炼机的转速为30～40rpm，密炼的过程中伴随搅拌和加热。在进行密炼作业时，当密炼机内的温度达到170～190℃时，将高分子粘结剂加入密炼机内，且当密炼机内的温度再次达到同一温度后，密炼60～75min后停止加热，并冷却后得到混合料。通过对密炼机的参数的控制，使得各组分的混合更均匀，可为后续制备得到多孔结构的多孔钛喂料提供充分的保证，使得多孔钛喂料具备均匀的多孔状结构。
本发明的实施例还提供了一种多孔钛喂料，多孔钛喂料通过前述实施方式中任一项的多孔钛喂料的制备方法制备得到。因此，该多孔钛喂料的各组分的相容性好，杂质污染少，可用于制备具有优异性能的多孔钛产品。
本发明的实施例还提供一种多孔钛产品，多孔钛产品通过将前述实施方式的多孔钛喂料依次进行注射成型、催化脱脂以及真空烧结后得到。该多孔钛产品孔隙分布均匀、性能高。
需要说明的是，在本发明的实施例中，注射成型、催化脱脂以及真空烧结的参数和设备的选择与现有技术中的多孔钛喂料的选择相同，并未进行任何实质性的改进，因此本发明的实施例不再对此赘述。
下面结合具体的实施例对上述的方法流程进行详细地说明。
实施例1
本实施例提供了一种多孔钛产品，其通过以下步骤制备得到：
S1：按钛粉和聚甲基丙烯酸甲酯粉体积比为50∶50的比例将二者混合，其中，钛粉直径为15μm，聚甲基丙烯酸甲酯粉直径为90μm，混合过程中进行搅拌，且在转速40rpm下混合30小时后获得混合粉末；
S2：按质量百分含量分别为聚甲醛88％，高密度聚乙烯5％，乙酸乙烯酯共聚物5％，硬脂酸2％配制高分子粘结剂；然后将混合粉末2500g倒入密炼机内，转速35rpm；边搅拌边加热，当密炼机温度达到180℃时，将高分子粘结剂700g放入密炼机内；且当密炼机温度再次达到180℃时，密炼60min后，停止加热；
S3：将取出后的混合物冷却后进行破碎，得到多孔钛喂料；
S4：将多孔钛喂料经注射成形、催化脱脂和高真空烧结后制得的多孔钛产品。
实施例2
本实施例提供了一种多孔钛产品，其通过以下步骤制备得到：
S1：按钛粉和聚甲基丙烯酸甲酯粉体积比为40∶60的比例将二者混合，其中，钛粉直径为30μm，聚甲基丙烯酸甲酯粉直径为85μm，混合过程中进行搅拌，且在转速35rpm下混合24小时后获得混合粉末；
S2：按质量百分含量分别为聚甲醛80％，高密度聚乙烯10％，乙酸乙烯酯共聚物5％，硬脂酸5％配制高分子粘结剂；将混合粉末2500g倒入密炼机内，转速35rpm；边搅拌边加热，当密炼机温度达到190℃时，将高分子粘结剂750g放入密炼机内；且当密炼机温度再次达到190℃时，密炼75min后，停止加热；
S3：将取出后的混合物冷却后进行破碎，得到多孔钛喂料；
S4：将多孔钛喂料经注射成形、催化脱脂和高真空烧结后制得的多孔钛产品。
实施例3
本实施例提供了一种多孔钛产品，其通过以下步骤制备得到：
S1：按钛粉和聚甲基丙烯酸甲酯粉体积比为35∶65的比例将二者混合，其中，钛粉直径为35μm，聚甲基丙烯酸甲酯直径120μm，混合过程中机械能搅拌，且在转速40rpm下混合35小时后获得混合粉末；
S2：按质量百分含量分别为聚甲醛78％，高密度聚乙烯11％，乙酸乙烯酯共聚物8％，硬脂酸3％配制高分子粘结剂；将混合粉末2500g倒入密炼机内，转速30rpm；边搅拌边加热，当密炼机温度达到170℃时，将高分子粘结剂800g放入密炼机内；且当密炼机温度再次达到170℃时，密炼70min后，停止加热；
S3：将取出后的混合物冷却后进行破碎，得到多孔钛喂料；
S4：将多孔钛喂料经注射成形、催化脱脂和高真空烧结后制得的多孔钛产品。
实验例1
对实施例1-3所制备得到的多孔钛产品的孔隙率进行测试，测试结果如下表所示。
项目 孔隙率
实施例1 35％
实施例2 46％
实施例3 55％
根据上述的表格以及实施例1-3记载的内容可知，通过上述的方法所制备得到的多孔钛产品的孔隙率维持在35％～55％，且空隙分布均匀，性能高。
综上所述，本发明的实施例提供的多孔钛喂料的制备方法通过将钛粉与特定的聚甲基丙烯酸甲酯粉末造孔剂以及粘结剂混合后进行密炼和破碎作业，一方面可使得钛材料中易产生孔洞结构，从而容易获得高质量的多孔钛结构，另一方面可在保证制备过程清洁的前提下，有效地提高各组分的相容性，减少环境污染，以为制备得到高性能，分布均匀的多孔钛产品提供有力的保障。
综上所述，本发明的实施例提供的多孔钛喂料的制备方法所制备的多孔钛喂料组分相容性好、杂质污染少，可用于制备具有优异性能的多孔钛产品。本发明的目的实施例提供的多孔钛喂料，其通过上述的多孔钛喂料的制备方法制备得到。因此，该多孔钛喂料的各组分的相容性好，杂质污染少，可用于制备具有优异性能的多孔钛产品。本发明的实施例提供的多孔钛产品，其通过上述的多孔钛喂料经过注射成形、催化脱脂及真空烧结后制得，该多孔钛产品孔隙分布均匀、性能高。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多孔钛喂料的制备方法，其特征在于，包括：
将钛粉与造孔剂混合得到混合粉末，且所述造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯粉末；
将所述混合粉末与高分子粘结剂混合后进行密炼得到混合料；
将所述混合料进行破碎后得到多孔钛喂料。
2.根据权利要求1所述的多孔钛喂料的制备方法，其特征在于：
所述钛粉与所述造孔剂的体积比为30～50:50～70。
3.根据权利要求1所述的多孔钛喂料的制备方法，其特征在于：
所述钛粉的粒径范围为10.0～40.0μm，所述聚甲基丙烯酸甲酯粉末的粒径范围为80～150.0μm。
4.根据权利要求1所述的多孔钛喂料的制备方法，其特征在于：
所述混合粉末与所述高分子粘结剂的质量比为75～80:20～25。
5.根据权利要求1所述的多孔钛喂料的制备方法，其特征在于：
所述高分子粘结剂包括聚甲醛、高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物以及硬脂酸。
6.根据权利要求5所述的多孔钛喂料的制备方法，其特征在于：
所述高分子粘结剂包括按照质量百分含量计的以下原料：
所述聚甲醛75～90％，所述高密度聚乙烯5～15％，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物4～10％以及所述硬脂酸1～5％。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的多孔钛喂料的制备方法，其特征在于：
所述密炼的步骤是通过密炼机进行，且所述密炼机的转速为30～40rpm，密炼的过程中伴随搅拌和加热。
8.根据权利要求7所述的多孔钛喂料的制备方法，其特征在于：
在进行密炼作业时，当所述密炼机内的温度达到170～190℃时，将所述高分子粘结剂加入所述密炼机内，且当所述密炼机内的温度再次达到同一温度后，密炼60～75min后停止加热，并冷却后得到所述混合料。
9.一种多孔钛喂料，其特征在于，所述多孔钛喂料通过权利要求1至8中任一项所述的多孔钛喂料的制备方法制备得到。
10.一种多孔钛产品，其特征在于：
所述多孔钛产品通过将权利要求9所述的多孔钛喂料依次进行注射成型、催化脱脂以及真空烧结后得到。
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