烧结用钛粉及钛合金粉末的表面处理方法技术

本发明专利技术属于材料表面处理领域，具体涉及一种烧结用钛粉及钛合金粉末的表面处理方法。本发明专利技术采用超声波振动钛粉和钛合金粉末，加入硬脂酸、硬脂酸钠、硬脂酸铝或者液体石蜡，与钛粉、钛合金粉末混合均匀，改善了粉末的流动性，增加了钛粉及钛合金粉末的可压制性，降低了烧结难度，有效提高了钛合金烧结件性能，烧结件致密度最高可达98.5％，大大降低烧结成本。

【技术实现步骤摘要】
烧结用钛粉及钛合金粉末的表面处理方法
本专利技术属于材料表面处理领域，具体涉及一种烧结用钛粉及钛合金粉末的表面处理方法。
技术介绍
钛及钛合金作为一种优质轻型金属结构材料和功能材料，具有密度小，比强度、比断裂韧性高，疲劳强度和抗裂纹扩展能力好，生物相容性良好，抗氧化，低温韧性良好，抗蚀性能优异，无磁性，无毒，抗阻尼性能强，耐热性能好，吸气性能良好等优点，在航空航天、航海、石油、化工、冶金、汽车、发电、生物医药等领域方面得到了广泛应用。但是由于其熔点和硬度高，熔炼困难，机加工性能差，制造成本高，限制了其工业应用，特别是在复杂零件上，目前采用粉末注射成型已成为生产钛及钛合金复杂零件的合适工艺，但是，钛及钛合金铸造时会出现补缩能力较差、成分偏析、组织不均匀及性能不稳定，加上化学活性高，高温极易氧化，需要特殊设备而加大成本，特别在烧结过程中，但温度升高氧化膜会增厚，增加烧结难度，降低烧结件性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个问题是提供一种烧结用钛粉的表面处理方法，所采用的技术方案是：将钛粉超声除去其表面的氧化膜后，加入包覆保护材料与钛粉混合均匀；所述包覆保护材料的加入量为钛粉质量的0.2～1％；所述包覆保护材料为硬脂酸、硬脂酸钠、硬脂酸铝或者液体石蜡。其中，上述烧结用钛粉的表面处理方法中，所述钛粉的粒度为25～40μm，以质量百分比计，其成分为Ti≥99.6％，Fe≤0.04％，O≤0.38％。其中，上述烧结用钛粉的表面处理方法中，所述超声的时间为6～10min，功率为600～4000W，频率为40～2000kHz。本专利技术所要解决的第二个技术问题是提供一种烧结用钛合金粉末的表面处理方法，所采用的技术方案是：将钛合金粉末超声除去其表面的氧化膜后，加入包覆保护材料与钛合金粉末混合均匀；所述包覆保护材料的加入量为钛合金粉末质量的0.2～1％；所述包覆保护材料为硬脂酸、硬脂酸钠、硬脂酸铝或者液体石蜡。优选的，上述烧结用钛合金粉末的表面处理方法中，所述钛合金粉末的粒度为25μm，以质量百分比计，其成分为Ti80.5％、Cu12％、Al7.5％。优选的，上述烧结用钛合金粉末的表面处理方法中，所述钛合金粉末的粒度为30μm，以质量百分比计，其成分为Ti86％、Cu6％、Al8％。其中，上述烧结用钛合金粉末的表面处理方法中，所述超声的时间为6～10min，功率为600～4000W，频率为40～2000kHz。本专利技术的有益效果是：本专利技术方法改善了钛粉和钛合金粉末的流动性，增加了粉末的可压制性，从而提高粉末成形时的质量能量密度，降低烧结难度，继而降低烧结成本，并提高钛合金烧结件性能，烧结件致密度最高可达98.5％。具体实施方式本专利技术提供了一种烧结用钛粉的表面处理方法，将钛粉超声6～10min，除去其表面的氧化膜后，加入包覆保护材料与钛粉混合均匀；所述包覆保护材料的加入量为钛粉质量的0.2～1％；所述包覆保护材料为硬脂酸、硬脂酸钠、硬脂酸铝或者液体石蜡，所述超声的功率为600～4000W，超声频率为40～2000kHz。其中，上述烧结用钛粉的表面处理方法中，所述钛粉的粒度为25～40μm，以质量百分比计，其成分为Ti≥99.6％，Fe≤0.04％，O≤0.38％。本专利技术还提供了一种烧结用钛合金粉末的表面处理方法，将钛合金粉末超声6～10min，除去其表面的氧化膜后，加入包覆保护材料与钛合金粉末混合均匀；所述包覆保护材料的加入量为钛合金粉末质量的0.2～1％；所述包覆保护材料为硬脂酸、硬脂酸钠、硬脂酸铝或者液体石蜡，所述超声的功率为600～4000W，超声频率为40～2000kHz。其中，上述烧结用钛合金粉末的表面处理方法适用于所有的烧结用钛合金粉末。优选的，上述烧结用钛合金粉末的表面处理方法中，所述钛合金粉末的粒度为25μm，以质量百分比计，其成分为Ti80.5％、Cu12％、Al7.5％。优选的，上述烧结用钛合金粉末的表面处理方法中，所述钛合金粉末的粒度为30μm，以质量百分比计，其成分为Ti86％、Cu6％、Al8％。其中，上述表面处理方法中，优选采用单槽过滤式超声波清洗机对钛粉及钛合金粉末进行超声。专利技术人经试验发现，采用超声波振动钛粉及钛合金粉末，可使粉末通过自摩擦去除其表面的氧化膜，超声波为每秒振动大于20kHz的声波，超声波振动产生的强烈冲击能将钛粉及钛合金粉末表面的氧化膜撞击下来。通过超声波振动可以改变钛粉及钛合金粉末的表面状态，提高钛粉及钛合金粉末的表面原子活性和原子的扩散能力，此时加入硬脂酸、硬质酸钠、硬脂酸铝或者液体石蜡可以在钛粉和钛合金粉末表面形成保护膜，改善钛粉和钛合金粉末的流动性，增加粉末的可压制性，提高粉末成形时的质量能量密度，在压力200～300MPa压制后进行烧结，按1000～1300℃烧结后，烧结件致密度不低于98.5％，基本没有废品。下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。实施例1-4中所用的硬脂酸、硬脂酸钠、硬脂酸铝和液体石蜡为市售工业纯度。实施例1将25μm的钛粉(Ti99.6％，Fe0.04％，O0.38％)加入单槽过滤式超声波清洗机(超声功率600W，超声频率40kHz)，超声振动6分钟，抖动除去氧化膜后，加入硬脂酸(硬脂酸的加入量为钛粉质量的1％)混匀，压制后烧结，烧结温度1250℃，保温时间2小时，真空度10-4Pa，经检测烧结过程中没有压坯分层和试样烧结膨胀等缺陷，烧结件致密度达到99.1％，烧结件密度为4.35g/cm3。实施例2将25μm，钛80.5％、铜12％、铝7.5％钛合金粉末加入单槽过滤式超声波清洗机(超声功率1000W，超声频率1000kHz)，超声振动8分钟，抖动除去氧化膜后，加入硬脂酸钠(硬脂酸钠的加入量为钛合金粉末质量的0.8％)混匀，压制后烧结，烧结温度1000℃，保温时间2小时，真空度10-4Pa经检测烧结过程中没有压坯分层和试样烧结膨胀等缺陷，烧结件致密度达到99.2％。实施例3将30μm，钛86％、铜6％、铝8％钛合金粉末加入单槽过滤式超声波清洗机(超声功率1200W，超声频率800kHz)，超声振动10分钟，抖动除去氧化膜后，加入0.5％硬脂酸铝(硬脂酸铝的加入量为钛合金粉末质量的0.5％)混匀，压制后烧结，烧结温度1050℃，经检测烧结过程中没有压坯分层和试样烧结膨胀等缺陷，烧结件致密度达到99.5％。实施例4将40μm钛粉(Ti99.6％，Fe0.04％，O0.38％)加入单槽过滤式超声波清洗机(超声功率1500W，超声频率2000kHz)，超声振动8分钟，抖动除去氧化膜后，加入液体石蜡(液体石蜡的加入量为钛粉质量的0.7％)混匀，压制后烧结，烧结温度1250℃，经检测烧结过程中没有压坯分层和试样烧结膨胀等缺陷，烧结件致密度达到99.1％。对比例1将25μm的钛粉(Ti99.6％，Fe0.04％，O0.38％)，直接压制后烧结，烧结温度1250℃，保温时间2小时，真空度10-4Pa。烧结件致密度为93.3％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
烧结用钛粉的表面处理方法，其特征在于，将钛粉超声除去其表面的氧化膜后，加入包覆保护材料与钛粉混合均匀；所述包覆保护材料的加入量为钛粉质量的0.2～1％；所述包覆保护材料为硬脂酸、硬脂酸钠、硬脂酸铝或者液体石蜡。

【技术特征摘要】
1.烧结用钛粉的表面处理方法，其特征在于，将钛粉超声除去其表面的氧化膜后，加入包覆保护材料与钛粉混合均匀；所述包覆保护材料的加入量为钛粉质量的0.2～1％；所述包覆保护材料为硬脂酸、硬脂酸钠、硬脂酸铝或者液体石蜡；所述超声的时间为6～10min，功率为600～4000W，频率为40～2000kHz。2.根据权利要求1所述的烧结用钛粉的表面处理方法，其特征在于，所述钛粉的粒度为25～40μm，以质量百分比计，其成分为Ti≥99.6％，Fe≤0.04％，O≤0.38％。3.烧结用钛合金粉末的表面处理方法，其特征在于，将钛合金粉末超声除去其表面的氧化膜后，加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄平，梁爱民，
申请(专利权)人：攀枝花学院，东莞市爱民新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51