[发明专利]高密度钛合金体的制造方法

说明书

本发明涉及一种高密度钛合体的制造方法，尤其涉及一种利用粉末治金烧结方法而成的高密度钛合金体制造方法。

钛材料本身是一种高强度且质轻耐腐蚀的优良材料，以往的钛合金成型体制造方法大体上有铸造、烧结、以及板材冲压成型等方法。其中，以铸造方法成型者虽可达较高的强度，但品质不稳定，产量有限，且成本高；以烧结方法成型者致密度不高，拉伸强度、延展性、强度不足；以板材冲压方式成型者，受限于钛合金的高硬度，模具损耗程度高，且形状变化不多且不够精确，例如直角部位成型不理想。而且，就烧结方式而言，在某些应用方面，为改良其强度的不足，除了传统的直接以钛粉挤压成型方式外，亦有利用粉末注射成型方式者。其中，就传统挤压成型方式而言，为使钛合金生胚易于脱离模具，不会造成卡模，必须使用大量的脱模剂；然因传统烧结方式无法将脱模剂完全排除，造成烧结所得的钛合金体的密度不高。就注射成型方式而言，一方面为了烧结致密性，会使用较小颗粒的钛合金粉；再一方面为利于脱模，亦会使用大量的脱模剂，且使用量比传统烧结法更多；另一方面为了排除大量的脱模剂，使用一种化学淬取方法通过特殊设备来排除脱模剂；只是该化学脱模剂排除方法不仅成本高、时间长，且经该方法所得的钛合金体成品的密度亦仅能达到理想值的95％，且强度亦不及铸造品。

另外，由于钛合金具有优良性质，其运用范围愈趋广泛，除了眼镜架外，亦试图用于其它方面，例如高尔夫球杆的击球面等。然而，若以铸造配合切割方式制成，会有成本相当高的问题。若以冲压成型方式制成，会有无法冲出一具良好构形的问题；而且，击球面一般会设有一非常浅的凹陷边缘，便利于组装至杆头上，因而该凹陷边缘的角度必须非常精准。另外，若以习知烧结方式制成，会有强度不够、不适用于诸如击球面等需要相当高强度的产品上的问题。因此，上述各种长久习用的方法显然无法制得一兼具较低成本、较高稳定度、较精确构形、较高强度、以及较高密度的钛合金体。

本发明的目的在于提供一种兼具较低制造成本、较精确构形、较高强度的高密度钛合金体制造方法。

为实现上述目的，本发明公开了一种高密度钛合金体的制造方法，其包含：一拌粉造粒步骤，将钛粉与其它合金粉相混合并制成颗粒状钛合金粉；一高压挤压成型步骤，利用模具将该等钛合金粉颗粒通过高压挤压成一特定形状物体生胚；以及，一高温烧结步骤，对该生胚进行高温加热，而制成一钛合金体。

通过上述方法，虽以烧结方法制成，但因在开始时先将钛粉与合金粉制成颗粒状，并以高压挤压成型方式形成钛合金体生胚，且以高温进行烧结，将可以防止生胚在挤压成型步骤中产生卡模问题，并能使钛合金体生胚中的粘结剂、脱模剂等确实移除，而使钛合金烧结体的密度大为提高。而且，该钛合金粉颗粒的直径最好大于150筛目，挤压压力最好大于每平方厘米2.8顿(Ton/cm²)，且温度最好高于1200℃，如此一来，将可以制得一密度高达理想值的99％以上的高密度钛合金体。

本发明的目的、特征及功效可通过参考下列附图所示的较佳实施例的说明而更为明了。

附图的简单说明

图1为一适用于本发明所述方法制造的钛合金击球面截面示意图。

图2为一根据本发明的方法的流程示意图。

图3为一显示特定温度下成型压力与烧结密度间的关系的曲线图。附图符号的说明

1 击球面

11 阶梯状凹陷部

12 横沟

2 钛粉

3 合金粉

4 钛合金颗粒

5 击球面生胚

优选具体实施例的说明

图1显示一种尤其适用于以本发明所述方法制成的高尔夫球杆击球面1的截面示意图。如图1所示，高尔夫球杆击球面1的周缘具有一阶梯状凹陷部11，供嵌合至杆头(未示出)上，此外，在击球面1的表面上，形成有多数横沟12，用以增加止滑效果。其中，凹陷部11的弯角几乎成直角状，横沟12的底部截面亦呈凹状。

图2显示一根据本发明的方法的工艺示意图。如图2所示，本发明的高密度钛合金体制造方法，首先将钛粉2与铝、钒等其它合金粉3加以混合并制成颗粒状而得到钛合金颗粒4，其中钛粉约占90％，其它例如铝粉6％、钒粉3％等。另外，为制得较高密度钛合金体，钛粉的粒径最好低于325筛目。且其氯含量最好低于0.15％。而且，为避免稍后在利用模具成型当中造成卡模问题，钛合金颗粒的大小最好约略大于150筛目。