[发明专利]一种钛合金注射喂料的生产方法

说明书

一种钛合金注射喂料的生产方法，属于金属注射成形领域。本发明以无氧钝化的钛粉末和粘结剂为原料，按原料比例在空气下进行密炼造粒，得到钛合金注射喂料。本发明中，无需繁复不易操作的气氛保护设备即可制备出钛合金注射喂料，氧含量低，操作简单方便；同时，提出采用粘结剂中同成分的PE或PP袋盛放钛粉末和粘结剂并直接放到高温密炼仓中，既不影响产品的烧结收缩系数，又避免了钛粉末直接倾倒带来的爆燃危险。本发明简化了钛合金注射喂料的工艺流程，操作简单方便，更安全，降低了对生产设备和环境的要求，适合大规模低成本工业化生产。

技术领域

本发明属于金属注射成形领域，提供了一种钛合金注射喂料的生产方法。

背景技术

金属注射成形(MIM)是一种将塑料注射成形与新型粉末冶金技术结合的近净成形技术，在金属粉末中添加粘结剂以使其具有一定流动性，注射进模具后成形，再脱除粘结剂并烧结得到强度较高、耐磨性好的金属制品。金属注射成形兼具塑料注射成形与粉末冶金的优势，既可以生产形状复杂的金属零件，又可以最大限度地减少合金成分偏析，即形状与性能同时兼顾。

我国是注射成形大国，2018年我国注射成形的产值就以达到40亿美元，占全球的80％，主要以不锈钢零件为主。钛合金具有密度低、强度高、无磁、生物相容性好、耐腐蚀等优点，被称为“未来的钢铁”，世界各国政府都在竞相发展钛合金，尤其是注射成形钛合金。但是，我国注射成形钛合金发展较国外还存在较大差距，钛合金极其活波，对氧、碳等间隙元素高度敏感，而注射成形的粘结剂是含氧含碳的有机物，且在喂料密炼造粒过程中都需要加热，不可避免造成钛合金粉末氧化、碳化等问题，导致钛合金喂料品质不高，导致传统的密炼造粒设备不再适用于钛合金喂料的制备生产。目前市场上出现了针对钛合金专用的气氛保护密炼造粒机，在惰性气氛保护下进行钛粉末的密炼造粒，进而防止钛粉末在密炼造粒过程中的进一步氧化，此类设备与手套箱类似，但是此类操作极其不方便，不利于工业化生产，且在密炼过程中通过橡胶手套进行密炼操作，密炼仓温度高容易加速橡胶手套的老化，缩短使用寿命。因此，如何高效率实现钛合金注射喂料的生产具有十分重要的研究意义。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种钛合金注射喂料的生产方法，属于金属注射成形领域。本发明以无氧钝化的钛粉末和粘结剂为原料，按原料比例密炼造粒，得到钛合金注射喂料。本发明中，以无氧钝化的钛粉末为原料，可实现钛合金密炼造粒在空气下进行，可防止钛粉末在密炼过程中与氧接触造成的剧烈氧化，即使钛粉末中有不规则的粉末，也可实现隔离控氧，无需繁复不易操作的气氛保护设备，操作简单方便。此外，以无氧钝化的钛粉末为原料，表面无氧钝化层降低了钛粉末的表面活性，可以防止密炼过程中，钛粉末颗粒与聚甲醛直接接触，避免了高活性的钛粉末导致聚甲醛分解产生甲醛。同时，提出采用粘结剂中同成分的PE或PP袋盛放钛粉末和粘结剂，粘结剂称量配重过程中减去相应的PE或PP重量，将装有粘结剂和钛粉末的PE或PP袋直接放到高温密炼仓中，既不影响产品的烧结收缩系数，又避免了钛粉末直接倾倒至密炼仓过程中钛粉末飞扬带来的易燃风险，操作方便安全。由于钛合金密炼造粒可在空气中进行，降低了对生产设备和环境的要求，简化了喂料制备工序，有利于实现注射成形钛合金的低成本化。

为了获得上述的一种钛合金注射喂料的生产方法，其特征在于，具体制备步骤如下：

(1)准备钛粉末原料，钛粉末为球形钛粉末与不规则钛粉末的混合粉末，其中不规则钛粉末的重量百分比为0-30wt.％，余量为球形钛粉末；

(2)按质量百分比设计粘结剂配方，其中丙烯酸十八酯(SA)0.2～4wt.％，乙撑双硬脂酰胺(EBS)0.1～0.5wt.％，乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)1～3wt.％，聚乙烯(PE)2～8wt.％，聚丙烯(PP)2～10wt.％，巴斯夫抗氧化剂(BASF)0.2～1wt.％，余量为聚甲醛(POM)；

(3)准备聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)塑料袋用来分别盛放钛粉末和粘结剂，并称量塑料袋的重量m₁；