CN114160795A - 一种低成本多孔钛合金注射成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用粉末冶金成型技术领域，发明了一种低成本多孔钛合金注射成型方法，该方法包括原料制备、喂料制备、注射成形、溶剂脱脂和烧结步骤，其中在原料制备中通过将氢化脱氢钛粉或氢化钛粉末在氩气保护下球磨，球磨后加入Al‑V合金粉末在氩气保护的V混机中混合均匀获得原料粉末，不同于现有技术中使用气雾化粉末作为原料的方法，通过本发明的方法可以实现低成本多孔钛合金的制备。
Description
技术领域
本发明属于粉末冶金成型技术领域，尤其涉及一种低成本多孔钛合金注射成型方法。
背景技术
金属粉末注射成型技术由塑料注塑成型和陶瓷粉末冶金技术发展而来，突破了传统粉末冶金技术的成形限制，在三维复杂形状产品的大批量生产中占有极大的优势。如产品性能稳定，尺寸精度高，材料利用率高等。
多孔钛材料由于具有低密度、高比强度、减震、吸音隔音以及散热等优点，被运用在材料、医学、物理等多种领域。但是制备成本高，因而大多只应用于航空航天业。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本多孔钛合金复注射成型方法，旨在解决现有技术中使用气雾化粉末生产多孔钛合金制备成本高的问题。
本发明提供了一种低成本多孔钛合金注射成型方法，所述方法包括下述步骤：
原料制备：取氢化脱氢钛粉或氢化钛粉末在氩气保护下球磨，球磨后加入Al-V合金粉末在氩气保护的V混机中混合均匀，获得原料粉末；
喂料制备：以体积占比为30-60vol％的造孔剂和粘结剂的混合物作为添加剂，将所述原料粉末与所述添加剂按45-60％：55-40％的体积比例混合后在蜜炼机中混炼，形成膏状物后进行造粒，获得喂料颗粒；
注射成形：将所述喂料颗粒加入注塑机中，螺杆塑化，挤入模具型腔，填充后冷却，顶出生坯，获得生坯；
溶剂脱脂：将所述生坯放入脱脂溶剂中，水浴，萃取后获得多孔状的脱脂坯；
烧结：将所述脱脂坯放入石墨真空炉或者金属炉中以1180-1350℃进行烧结，保温后随炉冷却。
进一步地，在步骤原料制备中，球磨的转速为200-300r/min，球磨时长为1-4h。
进一步地，在步骤原料制备中，所述造孔剂采用氯化钠，所述粘结剂采用聚乙二醇或聚甲基丙烯酸甲酯。
进一步地，在步骤喂料制备中，混炼的温度为150～200℃，混炼时长为2h。
进一步地，在步骤注射成形中，注射温度设置为150-220℃，冷却时长为5-15s。
进一步地，在步骤溶剂脱脂中，采用水作为脱脂溶剂，水浴温度为50-80℃。
进一步地，在步骤烧结中，保温时长为2-4h。
本发明的有益效果：本发明通过使用氢化脱氢钛粉或氢化钛粉作为原料，通过喂料、注射成型、溶剂脱脂、烧结步骤后加工成多孔钛合金材料，本发明所述的方法针对钛合金注射成形多使用气雾化粉末生产从而导致成本高的缺点，采用氢化脱氢粉末或氢化钛粉作为原料，极大地降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的低成本钛合金注射成型方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的低成本钛合金注射成型方法中多孔钛合金烧结的工艺曲线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：
实施例：
图1示出了本发明实施例提供的低成本钛合金注射成型方法方法的实现流程，参考图2，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
步骤S101、原料制备：取325目的氢化钛粉末在氩气保护下球磨，球磨后加入Al-V合金粉末在氩气保护的V混机中混合均匀，获得原料粉末；
其中，采用的球磨机为行星式球磨机。
步骤S102、喂料制备：以体积占比为35％的造孔剂和粘结剂的混合物作为添加剂，将原料粉末与添加剂按50％：50％的体积比例混合后在蜜炼机中混炼，形成膏状物后进行造粒，获得喂料颗粒；
步骤S103、注射成形：将喂料颗粒加入注塑机中，螺杆塑化，挤入模具型腔，填充后冷却，通过顶出机构顶出生坯，获得生坯；
步骤S104、溶剂脱脂：将所述生坯放入水中，水浴，萃取后获得多孔状的脱脂坯；
其中，在水浴时，由于坯体中的聚乙二醇和氯化钠在水中的溶解度比较高，很容易被水萃取出来，脱脂后的坯件在90℃干燥后转烧结，在此过程中，40-80vol％的粘结剂被萃取出(聚乙二醇和氯化钠)。
步骤S105、烧结：将脱脂坯放入石墨真空炉或者金属炉中以1250℃进行烧结，保温3h后随炉冷却。
其中,氢化钛在420℃到800℃加热分解进行脱氢，金属粉末经过原子的迁移扩散，形成冶金结合，脱脂坯也均匀收缩，最终获得所需复杂形状的多孔状钛合金产品。
进一步地，在步骤S101中，球磨的转速为200-300r/min，球磨时长为1-4h。
进一步地，在步骤S101中，所述造孔剂采用氯化钠，所述粘结剂采用聚乙二醇或聚甲基丙烯酸甲酯。
进一步地，在步骤S102中，混炼的温度为180℃，混炼时长为2h。
进一步地，在步骤S103中，注射温度设置为150-200℃，冷却时长为5-15s。
进一步地，在步骤S104中，采用水作为脱脂溶剂，水浴温度为60℃。
以上所述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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种低成本多孔钛合金注射成型方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
原料制备：取氢化脱氢钛粉或氢化钛粉末在氩气保护下球磨，球磨后加入Al-V合金粉末在氩气保护的V混机中混合均匀，获得原料粉末；
喂料制备：以体积占比为30-60vol％的造孔剂和粘结剂的混合物作为添加剂，将所述原料粉末与所述添加剂按45-60％：55-40％的体积比例混合后在蜜炼机中混炼，形成膏状物后进行造粒，获得喂料颗粒；
注射成形：将所述喂料颗粒加入注塑机中，螺杆塑化，挤入模具型腔，填充后冷却，顶出生坯，获得生坯；
溶剂脱脂：将所述生坯放入脱脂溶剂中，水浴，萃取后获得多孔状的脱脂坯；
烧结：将所述脱脂坯放入石墨真空炉或者金属炉中烧结，烧结温度为1180-1350℃，保温，然后随炉冷却。
2.根据权利要求1所述的低成本多孔钛合金注射成型方法，其特征在于，在步骤原料制备中，球磨的转速为200-300r/min，球磨时长为1-4h。
3.根据权利要求1所述的低成本多孔钛合金注射成型方法，其特征在于，在步骤原料制备中，所述造孔剂采用氯化钠，所述粘结剂采用聚乙二醇或聚甲基丙烯酸甲酯。
4.根据权利要求1所述的低成本多孔钛合金注射成型方法，其特征在于，在步骤喂料制备中，混炼的温度为150～200℃，混炼时长为2h。
5.根据权利要求1所述的低成本多孔钛合金注射成型方法，其特征在于，在步骤注射成形中，注射温度设置为150-220℃，冷却时长为5-15s。
6.根据权利要求1所述的低成本多孔钛合金注射成型方法，其特征在于，在步骤溶剂脱脂中，采用水作为脱脂溶剂，水浴温度为50-80℃。
7.根据权利要求1所述的低成本多孔钛合金注射成型方法，其特征在于，在步骤烧结中，烧结后保温时长为2-4h。
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