[发明专利]一种球形TiTa合金粉末的制备方法

说明书

本发明公开了一种球形TiTa合金粉末的制备方法，该方法为：一、将Ti粉、Ta粉置于混料机中混合，得到混合粉末；二、将混合粉末压制成坯；三、对压坯进行预烧结处理；四、将压坯置于真空自耗电极电弧炉中进行熔炼，得到棒坯；五、经锻造扒皮、打孔、攻丝处理后，加工成等离子旋转电极雾化制粉用的成品合金棒材；六、将步骤五中所述成品合金棒材经等离子旋转电极雾化工艺制成球形TiTa合金粉。本发明操作过程简单、生产效率高、所制TiTa合金粉末受污染风险降低，氧含量≤0.1wt.％，原料节约至少30％以上，能够有效降低球形TiTa合金粉末的制造成本50％，进而满足高品质球形TiTa合金粉末的低成本、规模化生产。

技术领域

本发明属于粉末冶金制备技术领域，具体涉及一种球形TiTa合金粉末的制备方法。

背景技术

相对于传统的TC4、NiTi等生物医用合金，TiTa合金因其拥有更优异的生物相容性、优良的抗腐蚀性、低弹性模量等特性，使其成为当前最为理想的生物医用植入材料之一并且需求量快速增长。同时，随着3D打印技术(激光快速制造、电子束选区熔化技术)的飞速发展，流动性好、气孔夹杂少、杂质含量低的高性能球形钛钽合金粉末将成为3D打印生物医用植入体的重要基础原料，有望得到更为广泛的应用。

等离子旋转电极雾化制粉技术是目前制备球形高温合金粉末的主要方法之一。该技术所用原料是经过真空自耗电极电弧炉的多次熔炼制成棒材所得。申请号为201610220596.5和201610219834.0的专利中已经详细地介绍了球形钛合金粉末和球形铌粉的制备方法和装置。但是，对于高熔点差、高密度差的Ti-Ta二元完全固溶合金而言，该技术涉及到棒材的多次(5～6次)重复熔炼，而每熔炼一次需做一次扒皮处理，原料浪费极大，原料损失率达到40％，生产成本增加了1.5倍。并且，原料在多次重复熔炼的中间过程中极易受到污染，从而引起所制粉末存在纯度低、氧含量偏高的问题。此外，熔炼时极易产生钛的挥发以及元素之间的分层，从而容易导致成分偏析，而合金锭材熔炼的均匀性直接影响等离子旋转电极雾化制粉的组织成分、粒度分布。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种球形TiTa合金粉末的制备方法。该制备方法操作过程简单，生产效率高，所制TiTa合金粉末受污染风险降低，氧含量≤0.1wt.％，成分均匀无偏析；并且原料节约至少30％以上，能够有效降低球形TiTa合金粉末的制造成本50％，进而满足高品质球形TiTa合金粉末的低成本、规模化生产。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种球形TiTa合金粉末的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将Ti粉、Ta粉置于混料机中混合，得到混合粉末；所述混料机的转速为80r/min～120r/min，所述混料机的混料时间为12h～18h，所述混料机中钢球与所述混合粉末的重量比为(2～4):1；

步骤二、将步骤一中所述混合粉末装入压制模具中，用冷等静压压制成坯，所述冷等静压的压制压力为160MPa～200MPa；

步骤三、将步骤二中压制好的压坯置于真空烧结炉中，在真空度不低于4.0×10^-2Pa的条件下进行预烧结处理，所述预烧结处理的温度为1500℃～1600℃，所述预烧结处理的时间为30min；

步骤四、将步骤三中预烧结处理后的压坯置于真空自耗电极电弧炉中进行熔炼，得到直径为60mm的棒坯；所述熔炼电流为2kA～3kA，所述熔炼电压为20V～40V；

步骤五、步骤四中所述棒坯经锻造扒皮、打孔、攻丝处理后，加工成等离子旋转电极雾化制粉用的成品合金棒材；

步骤六、将步骤五中所述成品合金棒材经等离子旋转电极雾化工艺制成球形TiTa合金粉，所述TiTa合金粉的粒径为30μm～250μm。