CN111056859A - 钛合金mim零件烧结用氧化钇多孔承烧板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钛合金MIM零件烧结用氧化钇多孔承烧板，其由氧化钇微粉、粘结剂、造孔剂制备而成，氧化钇微粉、粘结剂、造孔剂的质量比为1∶（0.08～0.12）∶（0.02～0.05）。其制备方法包括如下步骤：（1）将按比例称取的原料在高速混炼机中充分造粒；（2）将制备的混合料困料12小时后，倒入模具，用液压机以80～120Mpa的压力压制成湿坯；（3）湿坯自然干燥6～12小时后，转入烘箱100～150℃干燥6～12小时，使其中的水分充分挥发，然后放入电炉中在1650～1700℃温度下保温3～6小时，自然冷却后得到氧化钇多孔承烧板。本发明的钛合金MIM零件烧结用氧化钇多孔承烧板，高温化学性质稳定、抗热震性好、高温强度优良。

Description

钛合金MIM零件烧结用氧化钇多孔承烧板及其制备方法
技术领域
本发明涉及氧化物陶瓷应用领域，尤其涉及一种用于钛合金MIM零件烧结用氧化钇多孔承烧板及其制备方法。
背景技术
钛及钛合金具有密度低、比强度高、抗氧化、生物相容性和耐腐蚀性良好,使用温度范围广,无毒等优点,是优质的金属结构材料和功能材料,在航空航天、航海、汽车、发电、生物医药等领域得到了广泛应用。但钛及钛合金的熔点和硬度高,加工、成型及切削性能差,采用传统机加工方法加工时的效率低、材料浪费大,因此其应用范围受到了一定限制。金属粉末注射成形(MIM)是将粉末冶金技术与塑料注射成形技术相结合而形成的一种净成形工艺,具有原料利用率高、组分调整灵活及净成形或近净成形等优点,可以制备出尺寸在100mm以内的高维度、高精度的零部件,因此是一种理想的钛及钛合金制备加工工艺。钛及钛合金的MIM工艺主要包括钛及钛合金粉体的制备→混炼→注射成形→脱脂→烧结→后处理。烧结是MIM工艺中非常重要的工序,对制品的组织、致密性能及化学性质均匀性起着决定性作用。对于不锈钢MIM零件，烧结时经常使用刚玉-莫来石质和99氧化铝质承烧板。但由于钛和钛合金是一种高化学活性金属，烧结时易与现有材质的承烧板发生化学反应并生成脆性化合物，从而导致钛合金金属零件力学性能下降。
氧化钇具有优良的耐热、耐腐蚀和高温稳定性，熔炼钛及钛合金普遍采用氧化钇坩埚。钛合金MIM零件烧结过程中从最高温度直接进入室温冷却，要求承烧板具有极高的抗热震性，普通的氧化钇制品无法满足使用要求。
因此，有必要开发一种具有高温化学性质稳定、抗热震性好、高温强度优良的承烧板。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高温化学性质稳定、抗热震性好、高温强度优良的钛合金MIM零件烧结用氧化钇多孔承烧板及其制备方法。
本发明提供的一种钛合金MIM零件烧结用氧化钇多孔承烧板，由氧化钇微粉、粘结剂、造孔剂制备而成，氧化钇微粉、粘结剂、造孔剂的质量比为1∶(0.08～0.12)∶(0.02～0.05)。
优选地，所述氧化钇微粉的粒径D90小于等于15μm。
优选地，所述粘结剂为水溶性树脂、PVA、甲基纤维素水溶液中的一种。
优选地，所述水溶性树脂溶液的溶度为10％-20％，PVA溶液的溶度为5％-10％，甲基纤维素水溶液的浓度为3％-5％。
优选地，所述造孔剂为淀粉、木炭粉、聚乙烯球中的一种。
以上所述的钛合金MIM零件烧结用氧化钇多孔承烧板的制备方法，包括如下步骤：
(1)混料：将按比例称取的原料在高速混炼机中充分造粒；
(2)湿坯的压制：将制备的混合料困料12小时后，倒入模具，用液压机以80～120Mpa的压力压制成湿坯；
(3)干燥与烧结：湿坯自然干燥6～12小时后，转入烘箱100～150℃干燥6～12小时，使其中的水分充分挥发，然后放入电炉中在1650～1700℃温度下保温3～6小时，自然冷却后得到氧化钇多孔承烧板。
本发明提供的钛合金MIM零件烧结用氧化钇多孔承烧板采用高纯氧化钇为原料，充分发挥了氧化钇的耐高温、耐腐蚀的特性；造孔剂烧失后，在承烧板结构中留下大量5～20um的小气孔，这些小气孔的存在能够容纳承烧板在受到瞬间热应力冲击时产生的体积变化，减缓热应力对承烧板的冲击，从而提高了承烧板的抗热震性，使承烧板在烧结钛合金时体现出不粘连、不润湿，使用寿命长等特性。
附图说明
图1为本发明氧化钇多孔承烧板在分辨率为100微米的扫描电镜照片。
图2为本发明氧化钇多孔承烧板在分辨率为20微米的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面以具体实施实例进一步阐述本发明的技术方案，但并非仅仅局限于下述实施案例。
实施例1：
(1)混料：以D90≤15μm的氧化钇微粉为原料，外加氧化钇微粉质量8％的浓度为3％的甲基纤维素水溶液，外加氧化钇微粉质量2％的聚乙烯球，在高速混炼机中充分造粒；
(2)湿坯的压制：将制备的混合料困料12小时后，倒入模具，用液压机以80Mpa的压力压制成湿坯；
(3)干燥与烧结：湿坯自然干燥6小时后，转入烘箱100℃干燥12小时，以保证其中的水分充分挥发，然后放入电炉中在1650℃温度下保温6小时，自然冷却后得到氧化钇多孔承烧板。
实施例2：
(1)混合料：以D90≤15um的氧化钇微粉为原料，外加氧化钇微粉质量10％的浓度为8％的PVA溶液，外加氧化钇微粉质量3％的木炭粉，在高速混炼机中充分造粒。
(2)湿坯的压制：将制备的混合料困料12小时后，倒入模具，用液压机以100Mpa的压力压制成湿坯。
(3)干燥与烧结：湿坯自然干燥10小时后，转入烘箱120℃干燥8小时，以保证其中的水分充分挥发，然后放入电炉中在1680℃温度下保温4小时，自然冷却后得到氧化钇多孔承烧板。
实施例3：
(1)混合料：以D90≤15um的氧化钇微粉为原料，外加氧化钇微粉质量12％的浓度为15％的水溶性树脂溶液，外加氧化钇微粉质量2％的淀粉，在高速混炼机中充分造粒。
(2)湿坯的压制：将制备的混合料困料12小时后，倒入模具，用液压机以120Mpa的压力压制成湿坯。
(3)干燥与烧结：湿坯自然干燥12小时后，转入烘箱150℃干燥6小时，以保证其中的水分充分挥发，然后放入电炉中在1700℃温度下保温3小时，自然冷却后得到氧化钇多孔承烧板。
如附图1和附图2所示利用上述实施例中制备的多孔承烧板孔隙率高，气孔孔径小，且均匀分布，具有较好的抗热震性和力学强度，有利于钛合金零件的排胶烧结，显示出较好的综合性能。
多孔板制品性能指标:孔隙率40～60％，气孔率太高的话，强度下降太多，密度≤2.60g/cm3，抗弯强度≥30MPa。
按照上述实施例中制备的多孔承烧板性能指标如下，从表中可以看出，本发明多孔承烧板性能符合指标。
孔隙率 密度 抗弯强度
实施例1 50％ 2.50g/cm<sup>3</sup> 40MPa
实施例2 55％ 2.42g/cm<sup>3</sup> 37MPa
实施例3 46％ 2.55g/cm<sup>3</sup> 52MPa
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (6)

1.一种钛合金MIM零件烧结用氧化钇多孔承烧板，其特征在于：其由氧化钇微粉、粘结剂、造孔剂制备而成，氧化钇微粉、粘结剂、造孔剂的质量比为1∶（0.08～0.12）∶（0.02～0.05）。
2.如权利要求1所述的一种钛合金MIM零件烧结用氧化钇多孔承烧板，其特征在于：所述氧化钇微粉的粒径D90小于等于15μm。
3.如权利要求1所述的一种钛合金MIM零件烧结用氧化钇多孔承烧板，其特征在于：所述粘结剂为水溶性树脂、PVA、甲基纤维素水溶液中的一种。
4.如权利要求3所述的一种钛合金MIM零件烧结用氧化钇多孔承烧板，其特征在于：所述水溶性树脂溶液的溶度为10%-20%，PVA溶液的溶度为5%-10%，甲基纤维素水溶液的浓度为3%-5%。
5.如权利要求1所述的一种钛合金MIM零件烧结用氧化钇多孔承烧板，其特征在于：所述造孔剂为淀粉、木炭粉、聚乙烯球中的一种。
6.权利要求1—5任意一项所述的一种钛合金MIM零件烧结用氧化钇多孔承烧板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）混料：将按比例称取的原料在高速混炼机中充分造粒；
（2）湿坯的压制：将制备的混合料困料12小时后，倒入模具，用液压机以80～120Mpa的压力压制成湿坯；
（3）干燥与烧结：湿坯自然干燥6～12小时后，转入烘箱100～150℃干燥6～12小时，使其中的水分充分挥发，然后放入电炉中在1650～1700℃温度下保温3～6小时，自然冷却后得到氧化钇多孔承烧板。
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