本发明专利技术公开MIM用钛及钛合金球形或类球形金属粉末的制备方法，涉及金属结构材料技术领域，包括以下步骤：(1)采用无坩埚或水冷铜坩埚加热熔化钛或钛合金；(2)原料熔化后形成的熔体以液流或液柱的形成垂直流下或滴下；(3)采用液态流体雾化法或高压气体、高压液态流体联合雾化法破碎滴下或流下的熔体，破碎后的粉末经冷却、过滤、烘干、筛分；液态流体的温度小于50℃。本发明专利技术的有益效果在于：本发明专利技术无坩埚或采用水冷铜坩埚加热融化钛或钛合金原料，采用高压气体液态流体联合雾化方法，使钛及钛合金粉末粒度生产的更细，达到MIM使用要求，成材率更高，氧含量小于2500ppm，氮含量小于1000ppm，氢含量小于500ppm。氢含量小于500ppm。氢含量小于500ppm。
【技术实现步骤摘要】
MIM用钛及钛合金球形或近球形金属粉末的制备方法
[0001]本专利技术涉及高强轻质金属结构材料精密注射成形
，具体涉及一种MIM用钛及钛合金球形或近球形金属粉末的制备方法。
技术介绍
[0002]金属粉末注射成形(MetalInjectionMolding)是将现代塑料注射成形技术引入粉末冶金领域，集合了塑料成形工艺学、高分子化学、粉末冶金工艺学和金属材料学等多学科而成的一种零部件新型“近净成形”技术。
[0003]MIM技术结合了塑料注射成形和粉末冶金等方法的技术优点，不仅具有常规粉末冶金工艺工序少、无切削或少切削、经济效益高等优点，同时，克服了传统粉末冶金工艺制品材质不均匀、力学性能低、薄壁不易成形及结构复杂的主要缺点，适用于大批量生产小型、精密、三维形状复杂以及具有特殊要求的金属零部件的制造。
[0004]金属粉末注射成形MIM产品按照功能分类，主要分为精密金属结构件和外观件。在平板电脑、智能触控电容笔等便携式智能终端类消费电子领域，以及智能穿戴设备、航拍无人机等新兴消费电子设备领域，主要用于包括电源支撑件、音量支撑件、摄像头支架、穿线套筒、插头等结构件，以及外观精致的电源接口件、智能手表表壳、智能戒指内壳、无人机遥控器转轴支架、头戴式耳机配件等外观件上。钛及钛合金将成为下一代主流使用的材料，在汽车、医疗、五金等高端领域得到广泛应用。MIM用钛及钛合金原料粉末要求粒度为细小、均匀、形状接近球形，具有较高的振实密度和合理的粒度分布。
[0005]MIM用钛及钛合金金属粉末，粉末粒度一般为25μm以下，粉末氧含量一般不超过2500ppm，氮含量一般小于1000ppm，氢含量一般小于500ppm。
[0006]钛及钛合金球形或类球形金属粉末的制备可采用气体雾化法(EIGA)、等离子法(PREP/PA等)等。EIGA法、等离子法制取的MIM用钛及钛合金球形粉末可正常用于MIM生产，但是该技术成材率非常低(一般不超过10％)，成本非常高，且无法满足大生产、大批量供货的经济性要求，如公告号为CN1191141C的专利公开采用高纯气体超声雾化制备低氧钛及钛合金粉末，但制得的钛合金粉末粒度在45
‑
150μm之间。
[0007]MIM用不锈钢等粉末，使用耐火材料坩埚熔炼，采用水雾化或水气联合雾化方法制取，25μm以下粉末成材率可达70％以上。钛及钛合金和耐火材料极易发生反应，而影响材料纯度，以及存在安全隐患，因此钛及钛合金不能采用耐火材料坩埚熔炼，钛合金水雾化/水气联合雾化制取方法未见相关报道及文献。
[0008]由此可见，在MIM钛及钛合金球形粉末工艺技术方面，要实现低成本快速制造，目前无法获得关键的突破。
技术实现思路
[0009]本专利技术所要解决的技术问题在于：解决工程实践中，25μm以下MIM用钛及钛合金球形粉末成材率不超过10％，钛合金制粉熔炼方法限制，效率较低，成本较高的问题，提供一
种MIM用钛及钛合金球形或类球形金属粉末的制备方法。
[0010]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题：
[0011]MIM用钛及钛合金球形或类球形金属粉末的制备方法，包括以下步骤：
[0012](1)采用无坩埚或水冷铜坩埚方法加热熔化钛或钛合金原料；
[0013](2)钛或钛合金原料熔化后形成的熔体以液流或液柱的形成垂直流下或滴下；
[0014](3)采用液态流体雾化法或高压气体、高压液态流体联合雾化法破碎滴下或流下的熔体，破碎后的粉末经冷却、过滤、烘干、筛分，得到MIM用钛及钛合金球形或类球形金属粉末；所述液态流体为水或有机溶剂中的一种或几种，所述液态流体的温度低于50℃。
[0015]有益效果：本专利技术无坩埚或采用水冷铜坩埚加热融化钛或钛合金原料，采用高压气体和液态流体联合雾化方法，使得钛及钛合金粉末粒度能生产的更细，25μm以下粉末，达到MIM使用要求，成材率更高，可达70％以上，氧含量小于2500ppm，氮含量小于1000ppm，氢含量小于500ppm，振实密度大于2.5g/立方厘米，可以低成本大量生产。
[0016]当液态流体为有机溶剂时，有机溶剂不含水，里面的氧无法被夺出，有利于制备更低氧含量、氮含量、氢含量的金属粉末。且由于密度大，产生的动能大，破碎粒度更大，成材率更高。
[0017]由于钛及钛合金较较活泼，易被氧化，通过控制液态流体的温度，可以减缓氧化过程，有利于进一步降低金属粉末的氧含量。
[0018]优选地，所述步骤(1)中加热采用感应加热、电弧加热、电子束加热或等离子体加热。
[0019]优选地，所述感应加热采用感应加热线圈。
[0020]优选地，所述水冷铜坩埚方法加热采用水冷铜坩埚熔化加热装置和水冷铜坩埚保温加热装置，分别采用电弧加热或电子束或等离子等加热方法，水冷铜坩埚熔化加热装置具备倾倒功能。
[0021]优选地，所述步骤(2)中液流或液柱的直径为1.5
‑
8mm。
[0022]优选地，所述步骤(3)中高压气体的压力为0.1MPa
‑
1Mpa，流量为1m3/h
‑
200m3/h，为一次挤压破碎过程。
[0023]优选地，所述高压气体为高压氩气。
[0024]优选地，所述步骤(3)中高压液态流体的压力为10MPa
‑
200MPa，流量为10L/min
‑
200L/min，为二次破碎过程。
[0025]优选地，所述步骤(3)烘干温度为70℃
‑
150℃，烘干时长为30min
‑
300min。
[0026]优选地，液态流体使用水时，水中添加了质量浓度为5％
‑
17％亚硫酸纳等强还原性物质。
[0027]优选地，所述有机溶剂包括无水乙醇、二氯甲烷、四氯化碳、液态二氧化碳、液态烷烃等。
[0028]优选地，所述液态烷烃包括辛烷、癸烷、十二烷、十四烷、十六烷。
[0029]优选地，所述步骤(3)中采用带有喷嘴的雾化设备，所述带有喷嘴的雾化设备包括加热装置、高压气体液态流体联用喷嘴、液态流体管道、气体管道、液态流体喷嘴出口和气体喷嘴出口；
[0030]所述加热装置位于高压气体液态流体联用喷嘴上方，所述高压气体液态流体联用
喷嘴设有中心孔，所述气体管道的一端与高压气体液态流体联用喷嘴连接，所述液态流体管道的一端与高压气体液态流体联用喷嘴连接，所述液态流体喷嘴出口和气体喷嘴出口分别位于高压气体液态流体联用喷嘴上；
[0031]所述液流或液柱经过中心孔，然后经从气体喷嘴出口喷出的高压气体和从液态流体喷嘴出口喷出的高压液态流体破碎。
[0032]本专利技术的优点在于：本专利技术无坩埚或采用水冷铜坩埚加热融化钛或钛合金原料，采用高压气体和液态流体联合雾化方法，使得钛及钛合金粉末粒度能生产的更细，25μm以下粉末，达到MIM使用要求，成材率更高，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.MIM用钛及钛合金球形或类球形金属粉末的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)采用无坩埚或水冷铜坩埚加热熔化钛或钛合金原料；(2)钛或钛合金原料熔化后形成的熔体以液流或液柱的形成垂直流下或滴下；(3)采用液态流体雾化法或高压气体、高压液态流体联合雾化法破碎滴下或流下的熔体，破碎后的粉末经冷却、过滤、烘干、筛分，得到MIM用钛及钛合金球形或类球形金属粉末；所述液态流体为水或有机溶剂，所述液态流体的温度小于50℃。2.根据权利要求1所述的MIM用钛及钛合金球形或类球形金属粉末的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中加热采用感应加热、电弧加热、电子束加热或等离子体加热。3.根据权利要求2所述的MIM用钛及钛合金球形或类球形金属粉末的制备方法，其特征在于：所述感应加热采用感应加热线圈。4.根据权利要求1所述的MIM用钛及钛合金球形或类球形金属粉末的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中液流或液柱的直径为1.5
‑
8mm。5.根据权利要求1所述的MIM用钛及钛合金球形或类球形金属粉末的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中高压气体的压力为0.1MPa
‑
1Mpa，流量为1m3/h
‑
200m3/h。6.根据权利要求1所述的MIM用钛及钛合金球形或类球形金属粉末的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：康欣晨，李晓波，
申请(专利权)人：北京七弟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。