[发明专利]一种粉末注射成形用Ti-6Al-4V合金喂料及其制备方法

说明书

本发明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/℃。

技术领域

本发明属于粉末冶金领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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，本发明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。