[发明专利]一种粉末注射成形钛合金协同分步烧结方法

权利要求书

1.一种粉末注射成形钛及钛合金的烧结方法，具体包括以下步骤：

步骤1、制备钛及钛合金注射坯；

步骤2、根据制备的零件形状设计支撑形状，并使用合金模具钢制作支撑用模具；

步骤3、使用钛合金喂料制备烧结支撑注射坯；

步骤4、根据制备的零件形状，使用合金模具钢制作零件用模具；

步骤5、将氧化锆陶瓷粉末和分散剂水溶液均匀混合，制备防粘氧化锆陶瓷浆料；

步骤6、将钛及钛合金注射坯摆放到烧结支撑注射坯上，置于催化脱脂炉内一起进行催化脱脂，获得经过催化脱脂的钛及钛合金催化坯及烧结支撑催化坯；

步骤7、在钛及钛合金催化坯与烧结支撑催化坯的接触面上涂敷防粘氧化锆浆料，并置于烧结炉内进行热脱脂和预烧结工序；

步骤8、将经过热脱脂和预烧结工序的钛及钛合金与烧结支撑再次置于烧结炉内进行终烧结工序，获得最终烧结态的钛及钛合金零件。

2.按照权利要求1所述粉末注射成形钛及钛合金的烧结方法，其特征在于，步骤2所述使用合金钢制作支撑用模具，包括以下步骤：

步骤2.1、按照设计图纸加工制作模具的模架、模芯，其中：采用车床加工模架的动模框与定模框的模框的平行度和垂直度为0.02mm；

步骤2.2、采用铣床加工模架的孔和边角，孔的垂直度不低于0.02mm；

步骤2.3、采用磨床加工模架、模芯的配合面，垂直度不低于0.02mm，表面粗糙度Ra0.4；

步骤2.4、按照支撑用模具的设计尺寸使用切割工具将支撑用模具加工至成品。

3.按照权利要求1所述粉末注射成形钛及钛合金的烧结方法，其特征在于，步骤3所述所述钛合金喂料为塑基系，按照重量份塑基系组成为88份钛合金粉末，10份聚甲醛POM，1份乙酸-醋酸乙烯共聚物EVA，1份硬脂酸SA，钛合金喂料的材料收缩率为1.165，烧结产品的密度为4.5g/cm³。

4.按照权利要求1所述粉末注射成形钛及钛合金的烧结方法，其特征在于，步骤5所述氧化锆陶瓷浆料按照重量计：氧化锆陶瓷粉末50份、分散剂水溶液50份。

5.按照权利要求1所述粉末注射成形钛及钛合金的烧结方法，其特征在于，步骤5所所述分散剂水溶液为水玻璃、聚丙烯酸钠或三聚磷酸钠水溶液。

6.按照权利要求1所述粉末注射成形钛及钛合金的烧结方法，其特征在于，步骤6所述钛及钛合金注射坯与烧结支撑注射坯的收缩率均为1.165。

7.按照权利要求1所述粉末注射成形钛及钛合金的烧结方法，其特征在于，步骤6所述催化脱脂材料为草酸或硝酸脱脂，脱脂温度为120-140℃，进酸量为3.1-4.1g/L，通酸时间为8h。

8.按照权利要求1所述粉末注射成形钛及钛合金的烧结方法，其特征在于，步骤6所述将钛及钛合金注射坯摆放到烧结支撑注射坯上，置于催化脱脂炉内进行催化脱脂之前，对钛及钛合金注射坯和烧结支撑注射坯涂覆两遍氧化锆浆料，每次涂覆间隔时间为1-2min；所述热脱脂温度为260-650℃，升温速率为2-5k/min，保温时间为60min-120min；预烧结温度为850℃-1000℃，升温速率为5-10k/min，保温时间为60-120min。

9.按照权利要求1所述粉末注射成形钛及钛合金的烧结方法，其特征在于，步骤7所述钛及钛合金催化坯与烧结支撑催化坯热脱脂和预烧结结束后冷却至25℃，冷却速率为10-20k/min。

10.按照权利要求1所述粉末注射成形钛及钛合金的烧结方法，其特征在于，步骤8所述所述将经过热脱脂和预烧结工序的钛及钛合金催化坯与烧结支撑催化坯再次置于烧结炉内进行终烧结之前，对钛及钛合金催化坯与烧结支撑催化坯的接触面涂覆氧化锆浆料，涂覆氧化锆浆料2-3层，每层间隔时间为2-3min；终烧结温度为1300-1400℃，升温速率为2-5k/min，保温时间为60-120min。