[发明专利]一种钛粉及其约束钝化控氧方法

说明书

一种钛粉及其约束钝化控氧方法，该钛粉采用约束钝化控氧方法制备，包括如下步骤：原料准备，以未曝空钝化的钛粉粉末为原料；将所述钛粉粉末装入旋转罐中，抽真空至设定真空度，随后充入低温氩气达到设定的气压和温度后，再充入氧气；以及启动旋转罐使所述钛粉粉末均匀钝化设定时间，并通过控制钛粉钝化过程的温度、氧分压和总压力，改变钝化膜中成分和厚度，获得低氧含量的钛粉。本发明可以与多种制粉工艺联合使用，实现制备低氧含量的钛粉，钛粉粉末曝空前提前在粉末表面形成钝化膜，通过控制氧分压和温度，控制钝化膜中的氧含量和厚度，能够大幅降低钛粉制备过程中的工艺难度，显著降低钛粉生产成本，提升钛制品的质量。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术，特别是一种控制气体杂质含量的低氧含量的钛粉及其约束钝化控氧方法。

背景技术

钛粉近净成形技术包括常规的粉末压制烧结、粉末注射成形和增材制造等，相比铸锭冶金，钛粉近净成形技术大大提高了钛合金的成形加工能力和材料利用率，是钛合金的有效制备方法。钛粉是该技术所需的基础原料，其杂质含量特别是氧含量严重影响成形制品的微观组织和力学性能，需要严格控制。钛粉暴露在空气后会产生快速钝化，形成一层致密的钝化膜，从而吸附大量的气体杂质恶化粉末性能。目前，要想获得低氧钛粉，需要在制备、储存等各个环境下进行严格控制粉末，使粉末始终处于惰性气体或真空氛围下，避免粉末钝化，增加了粉末在使用、储存等方面的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种钛粉及其约束钝化控氧方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种钛粉的约束钝化控氧方法，其中，包括如下步骤：

S100、原料准备，以未曝空钝化的钛粉粉末为原料；

S200、将所述钛粉粉末装入旋转罐中，抽真空至设定真空度，随后充入低温氩气达到设定的气压和温度后，再充入氧气；以及

S300、启动旋转罐使所述钛粉粉末均匀钝化设定时间，并通过控制钛粉钝化过程的温度、氧分压和总压力，改变钝化膜中成分和厚度，获得低氧含量的钛粉。

上述的钛粉的约束钝化控氧方法，其中，所述原料包括雾化制备的未钝化的雾化球形钛粉粉末或氢化脱氢法中脱氢结束的不规则的氢化脱氢钛粉粉末。

上述的钛粉的约束钝化控氧方法，其中，钛粉钝化过程中，充入低温氩气达到设定的温度为-50℃～0℃之间；氧分压为0.004～0.02MPa；总压力气压为0.2～0.5MPa。

上述的钛粉的约束钝化控氧方法，其中，步骤S200中，所述设定真空度为10^-3Pa。

上述的钛粉的约束钝化控氧方法，其中，步骤S200中，所述低温氩气由液氩产生。

上述的钛粉的约束钝化控氧方法，其中，步骤S300中，所述设定时间为10～60min。

上述的钛粉的约束钝化控氧方法，其中，所述低氧含量的钛粉暴露在空气中自然钝化形成以不饱和氧化钛TiO/Ti₂O₃/Ti₃O₅为主的氧化膜。

上述的钛粉的约束钝化控氧方法，其中，所述氧化膜的厚度为3～7nm。

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种采用上述的钛粉的约束钝化控氧方法制备的低氧含量的钛粉。

本发明的技术效果在于：

本发明可以与多种制粉工艺联合使用，能够实现诸如雾化球形粉末、不规则的氢化脱氢粉末等多种粉末的氧含量控制；经过约束钝化后的粉末暴露在空气中，氧含量增加量为50～300ppm，相比常规自然钝化后1000ppm以上的氧增量显著降低；不同于其他有机物或是金属粉末包覆的防钝化方法，本发明不会引入其他杂质元素如碳、氮、金属杂质等，工艺简便易行，成本低。