[发明专利]一种有机物包覆合金粉末制备高性能粉末冶金制品的方法

说明书

本发明提供了一种有机物包覆合金粉末制备高性能粉末冶金制品的方法，属于粉末冶金的领域。采用溶液覆膜的方法在合金粉末表面包覆一层有机物薄膜，将有机物溶于溶剂在合金粉末表面形成一层液膜，溶剂去除后，有机物可以均匀包覆在合金粉末上，不用任何化学反应，在合金粉末表面包覆一层有机物薄膜，达到将易氧化的合金粉末和氧气隔绝的目的。易氧化的合金粉末表面能大容易和氧气反应，并且成形过程中氧含量的增多导致成形合金部件机械性能较差，使用有机物包覆，可以有效达到在成形过程中控氧的作用，并且在成形过程中经过包覆处理能够提高合金粉末的抗氧化性，利于成形后仍保持较低的氧含量及优良的机械性能。

技术领域

本发明属于粉末冶金的领域，提供了一种有机物包覆合金粉末制备高性能粉末冶金制品的方法。

背景技术

粉末冶金中的粉末材料尤其是更小粒径的颗粒，因其小尺寸效应导致其表面活性位增多、比表面积大及比表面能大等而易被氧化。对于氧敏感的金属材料来说，当金属粉末被氧化后会导致原材料氧含量的增加，不仅会影响粉末的压制成形性，还会最终严重影响最终制品的各种性能。以钛合金为例，钛合金的塑性会随着氧含量的增加而急剧下降，当氧含量从0.3％至增加0.4％时，延伸率就从10％以上下降到3％左右。所以控制粉末的氧含量对成形高性能金属材料来说有着重大的意义。目前，钛合金的制备工艺主要为铸造和粉末冶金，铸造工艺由于钛合金高温下化学性质活泼，熔炼困难、加工路线长导致其成本较高，难以满足民用市场大规模应用的要求，而粉末冶金制品，将极大地促进钛合金在民用市场的应用，因此开发高性能粉末冶金制品及先进制备技术意义重大。

粉末冶金制品常用的制备工艺有热等静压、冷等静压、注射成形、凝胶注模、3D打印等工艺。而应用这些工艺时，易氧化的合金粉末，如钛、镁、铜、钕铁硼等粉末，因表面能大容易和氧气反应，并且成形过程中氧含量的增多导致成形合金部件机械性能较差，尤其是钛合金粉末越细比表面积越大，增氧情况越严重，在室温下曝空放置就会导致氧化。一般注射成形和3D打印都对易氧化合金粉末原料有着较低氧含量的要求，导致成本提高，并且在成形过程中对合金粉末控氧一般采用控制成形气氛、温度和烧结环境等生产条件等措施。

目前的对易氧化的合金粉末的控氧方法主要关注于加工过程中工艺的增氧增碳情况，很少对合金粉末进行表面改性。而本发明采用有机物包覆合金粉末，使用有机物包覆，不仅可以增加一些工艺中成型剂、粘结剂和钛粉末的相容性，并且能够被容易去除，常温下易氧化金属粉末不与有机物发生反应十分稳定，通过对合金粉末进行成形前的预处理，可以有效达到在成形过程中控氧的作用。并且在成形过程中经过包覆处理也能提高合金粉末的抗氧化性，利于成形后仍保持较低的氧含量及优良的机械性能。

发明内容

本发明的目的提供了一种有机物包覆合金粉末制备高性能粉末冶金制品的方法，该方法在控制易氧化的合金粉末在成形过程中的增氧情况取得了令人满意的成果，并且能提高粉末的抗氧化性，降低成形成本，获得更优良的机械性能。

为了获得上述的有机物包覆合金粉末制备高性能粉末冶金制品的方法，本发明采用了以下技术方案，具体步骤如下：

(1)制备包覆溶液：将有机物包覆体溶解在有机溶剂中，搅拌均匀，配制成有机物包覆溶液，溶液浓度为0.01g/ml-1.5g/ml；

(2)粉末包覆：按照质量百分比，有机物包覆体的质量为合金粉末质量的0.05-0.5wt.％，量取对应体积的步骤(1)中的有机物包覆溶液，将有机物包覆溶液与合金粉末混合均匀，使溶液浸润全部的粉末，全程在手套箱中氩气气氛下进行；

(3)粉末处理：将包覆好的粉末放入真空干燥箱中在25-40℃之间烘干30-120min后取出，将干燥后的包覆粉末放入球磨罐中并充入氩气进行气氛保护，再将球磨罐放在球磨机上进行球磨破碎，球磨速度为100r/min-250r/min，球料比为4:1-7:1，球磨15-60min，得到包覆有机物的合金粉末；