一种钛合金茶壶及近净成型方法技术

本发明专利技术属于钛合金器皿制造技术领域，具体涉及一种钛合金茶壶及近净成型方法。本发明专利技术提供的钛合金茶壶，其壶身和壶盖均采用钛合金材料经近净成型制成。本发明专利技术提供的钛合金茶壶的近净成型方法包括以下步骤：制造铝模，根据所需制得的钛合金茶壶的形状和构造制作铝模具；制造蜡模，将蜡料在压机上压制成蜡型；制造型壳，在蜡型表面涂覆型壳浆料，硬化后得到型壳；熔炼浇铸，将铸造钛合金加热融化，浇注到型壳内，冷却成型后得到钛合金茶壶毛坯，经过修整得到钛合金茶壶。本发明专利技术制造的茶壶，表面几乎无污染层（≤0.05mm），表面完整，光洁度高；本发明专利技术的制造方法可大幅减少打磨量，大幅降低制造成本。成本。

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金茶壶及近净成型方法


[0001]本专利技术属于钛合金器皿制造
，具体涉及一种钛合金茶壶及近净成型方法。

技术介绍

[0002]钛及钛合金不但质量轻(密度在4.5~4.8g/cm3)、比强度高、导热系数小，而且耐高温、耐腐蚀、抗菌、良好的生物相容性。因此在航空航天、化工、海洋船舶、生物医疗和生活用品中具有广泛的应用。随着我国海绵钛产量不断攀升，产量已经占全球产量的一半以上。随着人民生活水平的不断提高，人民对美好事物的追求不断提高。由于钛及钛合金的生物相容性好、抗菌、导热慢、耐腐蚀、强度高、美观等特点，人们对钛合金茶壶产品提出了需求。采用钛及钛合金制备的茶壶产品不但耐腐蚀、美观大方，而且具有抗菌、无毒、与人体相容和不过敏等健康属性，还有导热慢不烫手等特点可满足该高端市场需求。由于钛及钛合金具有高活性，因此生产成本始终居高不下，大大限制了本领域的应用。
[0003]目前通常采用石墨型铸造法和醋酸锆熔模精铸法来制备钛合金茶壶毛坯。石墨型铸造，即采用高强石墨作为铸型，把钛合金熔液浇注成型，制备茶壶毛坯。但是，该方法制得的茶壶毛坯表面碳反应层厚，污染层约0.5mm，表面打磨量大，成本高，表观质量不佳。醋酸锆熔模精铸，即采用醋酸锆作为粘接剂，制备成熔模，把钛合金熔液浇注成型。但是，该方法制得的茶壶毛坯表面反应层厚，且厚度不均匀(约0.2~0.5mm)，有的区域几乎无反应层，有的区域反应严重；难以均匀打磨，夹杂量大，表观质量和轮廓度达不到要求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种钛合金茶壶及近净成型方法。
[0005]本专利技术提供的钛合金茶壶包括具有茶水容纳腔的壶身和可盖合在壶身上部开口处的壶盖，壶身包括连通茶水容纳腔的壶嘴和供使用者手持的壶把；壶身和壶盖均采用钛合金材料经近净成型制成。
[0006]由于钛及钛合金的生物相容性好、抗菌、导热慢、耐腐蚀、强度高、美观等特点，采用钛及钛合金制备的茶壶产品不但耐腐蚀、美观大方，而且具有抗菌、无毒、与人体相容和不过敏等健康属性，还有导热慢不烫手等特点可满足该高端市场需求。通过近净成型方法制造可以克服现有成型方法的不足，减少后续加工量和提升钛合金茶壶的品质。
[0007]本专利技术提供的钛合金茶壶的近净成型方法，包括以下步骤：步骤1：制造铝模；根据所需制得的钛合金茶壶的形状和构造制作铝模具；步骤2：制造蜡模；将蜡料在压机上压制成蜡型；步骤3：制造型壳；在蜡型表面涂覆型壳浆料，硬化后得到型壳；步骤4：熔炼浇铸；将铸造钛合金加热融化，浇注到型壳内，冷却成型后得到钛合金茶壶毛坯，经过修整得到钛合金茶壶。
[0008]进一步地，上述近净成型方法的步骤1中，铝模表面精细雕琢有装饰性纹理，从而
使最终制得的钛合金茶壶毛坯中保留有装饰性纹理。
[0009]进一步地，上述近净成型方法的步骤2中，采用中温蜡料在大型压机上压制蜡型，以保证蜡型表面质量。
[0010]进一步地，上述近净成型方法的步骤2中，型壳的面层为氧化钇浆料干燥后形成的氧化钇层，型壳的背层为多层莫来砂层。
[0011]进一步地，上述近净成型方法的型壳的背层为5层莫来砂层，莫来砂层由莫来粉料浆与莫来砂复合后干燥固化得到。
[0012]进一步地，上述近净成型方法的步骤4中，采用真空自耗电极凝壳炉熔铸工艺浇铸钛合金，钛合金浇铸液在盛装容器内壁形成一层凝壳，该凝壳作为盛装容器的内衬保留在盛装容器内，以保证钛合金浇铸液纯净。
[0013]进一步地，上述近净成型方法的步骤4中，采用型号为Ti
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6Al
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4V的铸造钛合金进行浇铸。
[0014]有益效果与现有技术相比，本专利技术提供的钛合金茶壶及近净成型方法具有以下优点。
[0015]（1）有效提高钛合金茶壶表面质量和精度，特别是能够在表面形成精细清晰的雕刻纹理，从而避免后期复杂的再加工。
[0016]（2）显著降低反应层的厚度，具体来讲，钛合金铸件在凝固过程中与模壳发生化学反应而在表面形成反应层，不仅会多消耗原材料，而且增加了后续加工的工作量，本专利技术的方法可以显著降低反应层的厚度，从而提升产品质量，并且节省原材料和。
[0017]（3）实现免酸洗，具体来讲，现在大部分钛合金铸造，如石墨型等，由于表面反应层较厚，需要采用HF+HNO3在低温下进行酸腐蚀，以去除表面反应层，该过程称为酸洗，采用本方法由于反应层薄，喷砂即可清除，减少了后处理工序，并且减轻了对环境的污染。
[0018]（4）本方法还具有便于操作、劳动强度低、成品率高、制造成本低等优势。
具体实施方式
[0019]下面通过具体实施例进一步阐明本专利技术，这些实施例是示例性的，旨在说明问题和解释本专利技术，并不是一种限制。
[0020]一种钛合金茶壶，其结构与普通玻璃、陶瓷、紫砂等材料的茶壶基本一致，包括具有茶水容纳腔的壶身和可盖合在壶身上部开口处的壶盖，壶身上具有连通茶水容纳腔的壶嘴和供使用者手持的壶把。在材料上，茶壶的壶身和壶盖均采用钛合金材料制成。
[0021]该钛合金茶壶采用一种近净成型方法制成，该近净成型方法具体如下。
[0022]步骤1，制造铝模：根据需求制造精细的铝模具，将表面纹理精细雕琢到位。
[0023]步骤2，制造蜡模：采用中温蜡料在大型压机上压制蜡型，以保证蜡型表面质量。
[0024]步骤3，制造型壳：为了使茶壶表面的精致雕刻浇铸到位，需在蜡模表面涂刷氧化钇浆料。本工艺采用氧化物陶瓷型壳系统。型壳的面、背层均由氧化物作为造型材料，因而型壳强度高，热导率相较于石墨型壳、难熔金属型壳等其他型壳更小，适于浇注形状复杂的薄壁铸件。具体地，型壳面层采用氧化钇面层，型壳背层采用1层刚玉(刚玉料浆+刚玉砂)和5层莫来砂(莫来粉料浆+莫来砂)，此外，严格控制温度、温度、干燥时间等关键工艺参数，温度22
±
2度、湿度35~45%、干燥时间>8h。该型壳制造容易提高了工艺的连续性和一致性，提
高产品的生产效率，大大减少了料浆浪费，可保证产品合格率在70%以上。
[0025]步骤4，熔炼浇铸：关于钛合金原料，大部分钛合金具有良好的铸造性能，均可用于铸造，优选使用的铸造钛合金是Ti
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6Al
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4V合金，其铸造工艺性能好，组织、性能稳定，在350℃以下具有良好的强度与断裂韧性。铸造过程中，需要采用真空自耗电极凝壳炉熔铸工艺，这种熔炉是在真空自耗电极电弧炉基础上发展起来的，它是一种将熔炼与离心浇注联成一体的铸造异形件的炉型，其最大的特点是在水冷铜坩埚与金属熔体之间存在一层钛合金固体薄壳，即所谓凝壳，这层同材质的凝壳作为坩埚的内衬，用于形成熔池储存钛液，避免了坩埚对钛合金液的污染。浇注后，留在坩埚内的一层凝壳，可作为坩埚内衬继续使用。钛液经浇铸冷却后形成毛坯，由于毛坯表面几乎无污染层(≤0.05mm) ，结构完整，光洁度高，轮廓度满足要求，仅需稍加打磨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛合金茶壶，其特征在于：包括具有茶水容纳腔的壶身和可盖合在壶身上部开口处的壶盖，所述壶身包括连通茶水容纳腔的壶嘴和供使用者手持的壶把；所述壶身和壶盖均采用钛合金材料经近净成型制成。2.一种钛合金茶壶的近净成型方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：制造铝模；根据所需制得的钛合金茶壶的形状和构造制作铝模具；步骤2：制造蜡模；将蜡料在压机上压制成蜡型；步骤3：制造型壳；在蜡型表面涂覆型壳浆料，硬化后得到型壳；步骤4：熔炼浇铸；将铸造钛合金加热融化，浇注到型壳内，冷却成型后得到钛合金茶壶毛坯，经过修整得到钛合金茶壶。3.根据权利要求2所述的钛合金茶壶的近净成型方法，其特征在于：步骤1中，铝模表面精细雕琢有装饰性纹理，从而使最终制得的钛合金茶壶毛坯中保留有装饰性纹理。4.根据权利要求2所述的钛合金茶壶的近净成型方法，其特征在于：步骤2中，采用中...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘荣华，邱斌，郭文刚，吴大伟，
申请(专利权)人：江苏华钛瑞翔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：