一種低成本氫化脫氫鈦粉的粉末注射成形工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鈦合金的成形工藝，具體涉及一種低成本氫化脫氫鈦粉的粉末注射成開多工藝。
【背景技術】
[0002]鈦及其合金具有低密度、高比強度、高耐腐蝕性、良好的生物兼容性，在化工、生物醫(yī)療、航空、航海、汽車等領域有著廣泛的應用。但是由于鈦及其合金熔點高、高溫下化學性質活潑、硬度較高等特點，在工業(yè)上一直被認為是難加工的材料。鈦合金的粉末注射成型作為一種先進的粉末冶金工藝，可以直接制造出具有復雜形狀的鈦合金產(chǎn)品，不需要大量的后加工制程，因而在工業(yè)界得到了廣泛的重視。
[0003]在鈦合金的粉末注射成形中，由霧化法制造的球形鈦粉得到了廣泛的應用。這種鈦粉的雜質含量低，流動性好，容易制造出合格的鈦合金制品。但是球形鈦粉的價格昂貴，造成鈦合金的粉末注射成形制品價格居高不下，阻礙了鈦合金產(chǎn)品在工業(yè)界的推廣使用。
[0004]除了球形鈦粉外，工業(yè)界有一種低成本的氫化脫氫鈦粉，其價格為球形鈦粉的十分之一左右。但是氫化脫氫鈦粉的流動性差，不容易成形，而且氧、氮、碳等雜質含量高，很難制造出合格的產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是，為了克服現(xiàn)有技術中的上述不足，提供一種低成本氫化脫氫鈦粉的粉末注射成形工藝。
[0006]本發(fā)明所要解決的上述技術問題通過以下技術方案予以解決:
[0007]一種低成本氫化脫氫鈦粉的粉末注射成形工藝，包含如下步驟:
[0008]S1.預混:將氫化脫氫鈦粉、添加劑粉末進行預混合得混合粉末；所述的添加劑粉末為稀土硼化物或/和稀土氫化物粉末；
[0009]S2.混煉、造粒:先把混合粉末加熱，然后加入粘結劑，混煉均勻后，再通過造粒機制造成粒狀的喂料；
[0010]S3.注射成形:把喂料加熱，然后使用注射成形機注射到模具中成形；待喂料凝固后取出，制造出生還;
[0011]S4.溶劑脫脂、熱脫脂:把生坯浸泡到有機溶劑中進行溶劑脫脂；然后取出生坯，晾干后放入脫脂燒結爐，通過熱脫脂去掉剩余的粘結劑；
[0012]S5.燒結:調節(jié)燒結爐的真空度，在高溫下燒結，降溫后得成品。
[0013]本發(fā)明采用稀土氫化物或/和稀土硼化物作為添加劑，在高溫燒結中，這些稀土化合物會分解產(chǎn)生稀土元素，稀土元素會和氫化脫氫鈦粉中的雜質元素如氧氮等反應，生成氧化物或者氮化物分布在晶界上提高材料的強度。此外由于鈦合金中的雜質含量顯著降低，材料的塑形得到很大提高。
[0014]優(yōu)選地，S1.中所述的稀土硼化物選自:LaB6,CeB6, PrB6, NdB6, SmB6, EuB6, YB6 和/ 或 ZrB6 ；S1.中所述的稀土氫化物選自:LaH2, CeH2, PrH2, NdH2, SmH2, EuH2, YH2 和 / 或ZrH2o
[0015]優(yōu)選地，S1.中的添加劑粉末的加入量為混合粉末總重量的0?1.5%。本發(fā)明加入微量的添加劑粉末，加入量可以為混合粉末總重量的0.01%、0.1%、0.5%、1.0%、1.
[0016]優(yōu)選地，S2.中所述的加熱是指加熱到120?180°C。
[0017]優(yōu)選地，S3.中所述的加熱是指加熱到130?160°C。
[0018]優(yōu)選地，S5.中所述的燒結，具體方法為:把燒結爐的真空升高到10_2?10 _3Pa，溫度逐漸上升到1250?1350 °C，燒結2?3小時后降溫得成品。
[0019]優(yōu)選地，S1.中還加入合金元素粉末，與氫化脫氫鈦粉、添加劑粉末進行預混合得混合粉末。
[0020]更優(yōu)選地，所述的合金元素粉末為鋁、釩、鉬、銀，鉭、鈮、鐵、錳、鉻、鈷、鎳、銅、硅、錫和/或錯元素粉末。
[0021]最優(yōu)選地，所述的合金元素粉末為鋁和釩素粉末。
[0022]更優(yōu)選地，所述合金元素粉末的加入量為混合粉末總重量的5?30%。
[0023]合金元素的加入種類及用量，本領域技術人員可以根據(jù)實際需要合理選擇。
[0024]優(yōu)選地，上述氫化脫氫鈦粉、添加劑粉末和合金元素粉末的粒徑均小于45微米。
[0025]優(yōu)選地，混合粉末的加入量為混合粉末和粘結劑總體積的50?60% ;粘結劑的加入量為混合粉末和粘結劑總體積的40?50% ;
[0026]更優(yōu)選地，所述的高分子粘結劑，含有占高分子粘結劑總重量45?50%的高密度聚乙烯，45?50%的石蠟以及2?5%的硬脂酸。
[0027]優(yōu)選地，S3.所述的注射成形，在成形時在模具上施加超聲波信號。
[0028]更優(yōu)選地，所述在模具上施加超聲波信號的具體方法為:在模具澆口 10?30mm的距離內(nèi)安裝有20?40kHz超聲波帶動的換能器。
[0029]本發(fā)明在注射成型過程中采用了特殊的超聲波輔助成形的方法，增強了喂料的流動性，從而降低了生坯中的缺陷，提高生坯的成品率。
[0030]優(yōu)選地，S4.所述的溶劑脫脂、熱脫脂的具體方法為:把生坯浸泡到正己烷溶液中，加熱至30?45°C，保溫6?24小時，進行溶劑脫脂；然后取出生坯，晾干后放入脫脂燒結爐，把脫脂燒結爐的溫度緩慢升高到400?600°C，通過熱脫脂去掉剩余的粘結劑。
[0031]有益效果:(1)本發(fā)明制造出的鈦合金產(chǎn)品，密度和力學性能都和用高純球形鈦粉制造的鈦合金制品相類似甚至更佳，因此可以顯著降低鈦合金粉末注射成形的成本。(2)本發(fā)明在注射成型過程中采用了特殊的超聲波輔助成形的方法，增強了喂料的流動性，從而降低了生坯中的缺陷，提高生坯的成品率。
【附圖說明】
[0032]圖1為低成本氫化-脫氫鈦粉的粉末注射成形工藝流程圖。
[0033]圖2為粉末注射成形工藝中的燒結工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0034]以下結合具體實施例來進一步解釋本發(fā)明，但實施例對本發(fā)明不做任何形式的限定。
[0035]本發(fā)明實施例中產(chǎn)品密度的測試方法參見:Metal Powder IndustriesFederat1n (MPIF) Standard 42。
[0036]本發(fā)明實施例中拉伸強度的測試方法參見:Metal Powder IndustriesFederat1n (MPIF) Standard 50。
[0037]本發(fā)明實施例中延伸率的測試方法參見:Metal Powder IndustriesFederat1n (MPIF) Standard 59。
[0038]本發(fā)明實施例中生坯成品率的測試方法為:從制造出的生坯中隨機抽取100個進行檢測，去掉明顯出現(xiàn)裂紋、縫合線、表面流紋等缺陷的樣品，計算所得成品良率。
[0039]實施例1用低成本氫化脫氫鈦粉制造純鈦零件的粉末注射成形工藝
[0040]把氫化-脫氫鈦粉和占混合粉末總重量Iwt.%的LaB6粉末混合均勻，得混合粉末，然后加入占總體積為45vol.%的高分子粘結劑(50wt.^^^HDPE，45wt.%的石蠟以及5wt.%的硬脂酸)，在密煉機中首先把金屬粉末加熱到160°C，然后逐步加入HDPE、石蠟和硬脂酸?；鞜捑鶆蚝螅偻ㄟ^造粒機制造成粒狀的喂料。在140°C通過超聲波輔助的方式進行注射成形，制造出生坯(成品率>90% )。把生坯浸泡到40°C的正己烷的溶液中，保溫24小時進行溶劑脫脂。然后取出生坯，晾干后放入脫脂燒結爐。在450°C通過熱脫脂去掉剩余的粘結劑。把燒結爐的真空升高到l(T3Pa，把溫度逐漸上升到1320°C，燒結3小時后降溫。燒結后的產(chǎn)品密度約97%，拉伸強度550MPa，延伸率為15%。
[0041]實施例2用低成本氫化-脫氫鈦粉制造Ti6A14V零件的粉末注射成形工藝
[0042]把氫化-脫氫鈦粉和占混合粉末總重量為6wt.%的鋁粉、4wt.%的釩粉以及Iwt.%的LaB6粉末混合均勾，然后加入占總體積為45vol.%的高分子粘結劑(50wt.%的HDPE,45wt.%的石蠟以及5wt.%的硬脂酸)，在密煉機中首先把金屬粉末加熱到160°C，然后逐步加入HDPE、石蠟和硬脂酸。混煉均勻后，再通過造粒機制造成粒狀的喂料。在140°C通過超聲波輔助的方式進行注射成形，制造出生坯(成品率>90%)。把生坯浸