一种粉末注射成形用Ti-6Al-4V合金喂料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种粉末注射成形用Ti‑6Al‑4V合金喂料的制备方法，属于粉末冶金技术领域，该方法包括以下步骤：将球形Ti‑6Al‑4V合金粉末与非球形Ti‑6Al‑4V合金粉末混合，得到原料合金粉末；然后将得到的原料合金粉末与催化脱脂型粘结剂混合，得到混合料；再将得到的混合料在保护气氛下密炼后制粒，得到粉末注射成形用Ti‑6Al‑4V合金喂料。本发明专利技术制备的粉末注射成形用Ti‑6Al‑4V合金喂料在温度为175～180℃条件下，其粘度能保持在95～103Pa·S，粘度变化幅度≤8Pa·S/℃。

Ti-6Al-4V alloy feed for powder injection molding and preparation method thereof

The invention provides a preparation method of Ti 6Al 4V alloy feed for powder injection molding, which belongs to the field of powder metallurgy. The method comprises the following steps: mixing the spherical Ti 6Al 4V alloy powder and the non spherical Ti 6Al 4V alloy powder to get the raw alloy powder; and then the obtained raw alloy powder and the raw alloy powder will be obtained. The mixed material was mixed with catalytic degreasing binder, and then the mixed material was refined in the protective atmosphere after refining, and the feed of Ti 6Al 4V alloy for powder injection molding was obtained. In the powder injection molding of the invention, the viscosity of Ti 6Al 4V alloy can be kept at 95 ~ 103Pa / S under the temperature of 175~180 C, and the viscosity change range is less than 8Pa. S/.

【技术实现步骤摘要】
一种粉末注射成形用Ti-6Al-4V合金喂料及其制备方法
本专利技术属于粉末冶金领域，具体涉及一种粉末注射成形用Ti-6Al-4V合金喂料及其制备方法。
技术介绍
Ti-6Al-4V合金具有轻质、高强、良好的抗腐蚀能力以及优良的生物相容性，被广泛应用于医学、体育、石油化工、航空航天和冶金轻工多个领域。粉末注射技术(PIM)是近些年迅速发展起来的新型零器件制造技术，在复杂形状零件制造方面，具有高精度、一致性、低成本和规模化生产优势，因此，在合金零件制备领域得到广泛应用，逐渐形成了金属粉末注射成型技术(MIM)。MIM技术是将金属粉末与有机粘结剂均匀混炼，经制粒后得到合金喂料；合金喂料在加热塑化状态下用注射成形机注入模腔内固化成形，然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到产品的一种合金制备技术。在MIM技术中，合金喂料的流动性对产品质量有直接影响，制备流动性较高的合金喂料成为MIM技术中关键的一个环节。目前Ti-6Al-4V合金喂料的流动性虽然有明显提高，但对温度较为敏感。若以粘度作为合金喂料流动性指标，温度变化幅度为10℃时，Ti-6Al-4V合金喂料的粘度变化幅度达到20～60Pa·s，这就导致合金喂料在注射成型过程中必须要严格控制温度，确保Ti-6Al-4V合金喂料的粘度保持一致，以得到成分均匀的合金零件，限制了MIM技术的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种粉末注射成形用Ti-6Al-4V合金喂料及其制备方法，本专利技术制备的粉末注射成形用Ti-6Al-4V合金喂料的流动性受温度影响较小。为实现以上目的，本专利技术提供了一种粉末注射成形用Ti-6Al-4V合金喂料的制备方法，包括如下步骤：(1)将球形Ti-6Al-4V合金粉末与非球形Ti-6Al-4V合金粉末混合，得到原料合金粉末；(2)将所述步骤(1)得到的原料合金粉末与催化脱脂型粘结剂混合，得到混合料；(3)将所述步骤(2)得到的混合料依次进行密炼和制粒，得到粉末注射成形用Ti-6Al-4V合金喂料；所述密炼在保护气氛下进行。优选地，所述步骤(1)中球形Ti-6Al-4V合金粉末与非球形Ti-6Al-4V合金粉末的质量比为45～55:50～55。优选地，所述步骤(1)中非球形Ti-6Al-4V合金粉末的粒径为45～50μm；所述球形Ti-6Al-4V合金粉末包括球形粗粉末和球形细粉末，所述球形粗粉末的粒径为30～40μm，所述球形细粉末的粒径为20～25μm。优选地，所述非球形Ti-6Al-4V合金粉末、球形粗粉末与球形细粉末的质量比为50～55：35～40：10～15。优选地，所述步骤(2)中原料合金粉末与催化脱脂型粘结剂的质量比为22～25:3～4。优选地，所述步骤(2)中的催化脱脂型粘结剂包括聚甲醛、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、石蜡和硬脂酸。优选地，所述聚甲醛、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、石蜡与硬脂酸的质量比为84～88：4～6：4～6：2～4：1。优选地，所述步骤(3)中密炼的温度为180～190℃，密炼的时间为1～1.5h。本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的粉末注射成形用Ti-6Al-4V合金喂料，所述合金喂料的粘度变化幅度≤8Pa·S/℃。优选地，所述粉末注射成形用Ti-6Al-4V合金喂料的粒径为5～6mm。本专利技术将球形Ti-6Al-4V合金粉末与非球形Ti-6Al-4V合金粉末混合，得到原料合金粉末；然后将得到的原料合金粉末与催化脱脂型粘结剂混合，得到混合料；再将得到的混合料在保护气氛下密炼后制粒，得到粉末注射成形用Ti-6Al-4V合金喂料。本专利技术将球形和非球形的Ti-6Al-4V合金粉末配合使用，利用合金粉末形貌的不同，减少原料粉末间的空隙，提高合金喂料的致密度；在保护气氛下密炼，能避免氧气对原料合金粉末中Ti的氧化，确保合金喂料具有稳定的流动性和维形性。实施例结果表明，本专利技术制备的粉末注射成形用Ti-6Al-4V合金喂料在温度为175～185℃范围内变化时，其粘度为95～103Pa·s，变化幅度≤8Pa·S/℃，说明本专利技术制备得到的Ti-6Al-4V合金喂料的流动性受温度影响较小，为制备成分均匀、强度较好的合金零件提供有利条件。具体实施方式本专利技术提供了一种本专利技术提供了一种粉末注射成形用Ti-6Al-4V合金喂料的制备方法，包括如下步骤：(1)将球形Ti-6Al-4V合金粉末与非球形Ti-6Al-4V合金粉末混合，得到原料合金粉末；(2)将所述步骤(1)得到的原料合金粉末与催化脱脂型粘结剂混合，得到混合料；(3)将所述步骤(2)得到的混合料依次进行密炼和制粒，得到粉末注射成形用Ti-6Al-4V合金喂料；所述密炼在保护气氛下进行。本专利技术将球形Ti-6Al-4V合金粉末与非球形Ti-6Al-4V合金粉末混合，得到原料合金粉末。在本专利技术中，所述球形Ti-6Al-4V合金粉末与非球形Ti-6Al-4V合金粉末的质量比优选为45～55:50～55，进一步优选为48～50:52～54。在本专利技术中，所述球形Ti-6Al-4V合金粉末优选包括球形粗粉末和球形细粉末，所述球形粗粉末的粒径优选为30～40μm，进一步优选为33～37μm；所述球形细粉末的粒径优选为20～25μm，进一步优选为21～24μm。在本专利技术中，所述非球形Ti-6Al-4V合金粉末为无规则形状的合金粉末，包括但不限于无规则形状的块状合金粉末、无规则形状的片状合金粉末或无规则形状的棒状。在本专利技术中，所述非球形Ti-6Al-4V合金粉末的粒径优选为45～50μm，进一步优选为47～49μm。在本专利技术中，所述非球形Ti-6Al-4V合金粉末、球形粗粉末与球形细粉末的质量比优选为50～55：35～40：10～15，进一步优选为51～54:36～38:11～13。在本专利技术中，所述球形Ti-6Al-4V合金粉末与非球形Ti-6Al-4V合金粉末的混合优选在搅拌条件下完成。在本专利技术中，所述搅拌的速度优选为30～40rpm，进一步优选为30～35rpm；所述搅拌的时间优选为4～6h，进一步优选为6h。在本专利技术中，所述球形Ti-6Al-4V合金粉末和非球形Ti-6Al-4V合金粉末的混合优选通过双行星混料器完成。本专利技术将球形和非球形的Ti-6Al-4V合金粉末配合使用，不仅能够降低原料成本，还能充分利用原料合金粉末形貌的差异，降低原料粉末间的空隙，提高合金喂料成分的均匀性。本专利技术还通过粒径和用量的合理搭配，进一步提高合金喂料的装载量，使其达到60～65％，为制备高强度的合金零件提供有利条件。得到原料合金粉末后，本专利技术将所述原料合金粉末与催化脱脂型粘结剂混合，得到混合料。在本专利技术中，所述原料合金粉末与催化脱脂型粘结剂的质量比为22～25:3～4，进一步优选为24～25:4。在本专利技术中，所述催化脱脂型粘结剂包括聚甲醛(以下用POM表示)、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物(以下用EVA表示)、石蜡(以下用PW表示)和硬脂酸(以下用SA表示)。在本专利技术中，所述POM的数均分子量优选为80～100，进一步优选为85～95；在本专利技术中，所述EVA的数均分子量优选为1500～3000，进一步优选为1800～2200。在本专利技术中，所述POM选自日本旭化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉末注射成形用Ti‑6Al‑4V合金喂料的制备方法，包括如下步骤：(1)将球形Ti‑6Al‑4V合金粉末与非球形Ti‑6Al‑4V合金粉末混合，得到原料合金粉末；(2)将所述步骤(1)得到的原料合金粉末与催化脱脂型粘结剂混合，得到混合料；(3)将所述步骤(2)得到的混合料依次进行密炼和制粒，得到粉末注射成形用Ti‑6Al‑4V合金喂料；所述密炼在保护气氛下进行。

【技术特征摘要】
1.一种粉末注射成形用Ti-6Al-4V合金喂料的制备方法，包括如下步骤：(1)将球形Ti-6Al-4V合金粉末与非球形Ti-6Al-4V合金粉末混合，得到原料合金粉末；(2)将所述步骤(1)得到的原料合金粉末与催化脱脂型粘结剂混合，得到混合料；(3)将所述步骤(2)得到的混合料依次进行密炼和制粒，得到粉末注射成形用Ti-6Al-4V合金喂料；所述密炼在保护气氛下进行。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中球形Ti-6Al-4V合金粉末与非球形Ti-6Al-4V合金粉末的质量比为45～55:50～55。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中非球形Ti-6Al-4V合金粉末的粒径为45～50μm；所述球形Ti-6Al-4V合金粉末包括球形粗粉末和球形细粉末，所述球形粗粉末的粒径为30～40μm，所述球形细粉末的粒径为20～25μm。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述非球形Ti-6Al-4V合金粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗铁钢，毛新华，符乃科，李志，董应虎，路建宁，
申请(专利权)人：广东省材料与加工研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44