本发明专利技术涉及一种粉末注射成形钛及钛合金的烧结方法，具体包括：步骤1、制备钛及钛合金注射坯；步骤2、根据制备的零件形状设计支撑形状，并使用合金模具钢制作支撑用模具；步骤3、使用钛合金喂料制备烧结支撑注射坯；步骤4、根据制备的零件形状，使用合金模具钢制作零件用模具等步骤。本发明专利技术所述方法的优越效果主要在于通过上述设计的协同分步烧结方法，采用将现有技术常用的陶瓷支撑换成与结构件材质相同的支撑，其形状根据零件形状设计，即用钛合金喂料制备支撑注射坯，然后与零件注射坯一起脱脂和烧结，这样保证了在烧结过程中零件与支撑注射坯的同步收缩，达到预防变形的目的。达到预防变形的目的。
【技术实现步骤摘要】
一种粉末注射成形钛合金协同分步烧结方法
[0001]本专利技术涉及钛及钛合金结构件的制备
，具体而言，涉及钛及钛合金结构件的烧结成型方法。
技术介绍
[0002]钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。20世纪50～60年代，主要是用于研发航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。钛及钛合金又因其耐腐蚀性强、生物相容性优异等优点，被广泛应用于医药、电子等领域。但是，钛及钛合金的机加工性能差，难以切削，这极大限制了复杂型状的结构件的生产。
[0003]金属粉末注射成型(MIM)作为一种近净成型技术，材料利用率高，节省了加工费用，能够大批量制备几何型状复杂的产品。因此，MIM钛及钛合金就解决了上述问题，且性能优异。但由于MIM钛及钛合金主要还是适用于重量在30
‑
50g之间的结构件，加上本身钛及钛合金粉末具有良好的球形度，这就造成了烧结过程中极易变形，且在大型复杂结构的结构件中就表现得更为严重。
[0004]在现有公开的专利技术中，例如中国专利技术专利申请公布号CN113333753A公开了一种粉末注射成型钛合金的烧结方法，所述方法包括：将钛合金注塑坯放入脱脂炉，向脱脂炉中加入草酸并通入氩气，脱脂温度140℃进行脱脂，得到脱脂件；取脱脂件放入高真空金属炉，向高真空金属炉通入氩气，从室温升温至600℃进行负压脱脂；然后进行真空烧结，以5℃/min的速率从600℃升温至900℃，持续60min；最后以50L/min的流量继续向高真空金属炉通入氩气，保持氩气压力50KPa，以3℃/min的速率从900℃升温至1200℃，保温180min；冷却后即得。本专利技术脱脂和烧结过程中使用惰性气体进行保护，通过间断的真空及分压烧结，从而在烧结完成后获得高性能的钛合金工件。
[0005]又例如，中国专利技术专利申请号CN202010980269.6公开了一种多功能钛合金、制备方法及其应用，包括的步骤：步骤a、根据多功能钛合金β稳定性范围确定合金成分，使合金能发生应力诱导的β
→
α
′
马氏体相变，根据合金成分熔炼制备得到钛合金。所述钛合金的稳定性由电子参数和钼当量确定，其中，价电子浓度e/a范围为4.08～4.15、取值的范围为2.80～2.83、取值的范围为2.41～2.46，钼当量低于6.5。合金成分包括：2～20wt％的Nb、3～8wt％的Zr、2～6wt％的Sn、0.5～3wt％的Fe、0.1～0.7wt％的O和余量的Ti；步骤b、将所述钛合金在α+β两相区进行热变形细化晶粒；并将热变形后的所述钛合金进行退火热处理；步骤c、将退火热处理后的所述钛合金进行预变形，得到所述多功能钛合金。
[0006]又如，中国专利技术专利申请号CN202010287452.8公开了一种Ti
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1300F新型高强高韧钛合金的制备方法，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：步骤一：按重量百分比对各组分进行称重，并均匀混合后压制成电极；步骤二：对步骤一所制得的电极进行熔炼，制成铸锭；步骤三：对步骤二所制得的铸锭进行高温均质化处理；步骤四：对步骤三所制得的铸锭
进行β单相区和α+β两相区锻造，累计变形量大于80％后，制成棒材；步骤五：对步骤四所制得的棒材进行热处理。
[0007]再如，中国专利技术专利申请号CN201910593810.5公开了一种提高表面耐磨性的MIM钛合金制备方法，该方法包括以下步骤：S1、将经过混料、注射成型、脱脂后的含钛合金粉末的脱脂坯进行烧结致密化，形成烧结坯；S2、烧结坯在进行降温过程中，通入氮源进行渗氮处理，形成渗氮坯；S3、将渗氮坯进行清洗，通过砂纸打磨表面去毛刺获得预处理件；S4、对预处理件进行表面抛光处理，形成最终件。
[0008]上述几种钛合金的制备方法均不适合大型结构件的烧结成型。有鉴于此，特在以下提出本专利技术专利申请。
技术实现思路
[0009]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种粉末注射成形钛及钛合金的烧结方法，具体包括以下步骤：
[0010]步骤1、制备钛及钛合金注射坯；
[0011]步骤2、根据制备的零件形状设计支撑形状，并使用合金模具钢制作支撑用模具；
[0012]步骤3、使用钛合金喂料制备烧结支撑注射坯；
[0013]步骤4、根据制备的零件形状，使用合金模具钢制作零件用模具；
[0014]步骤5、将氧化锆陶瓷粉末和分散剂水溶液均匀混合，制备防粘氧化锆陶瓷浆料；
[0015]步骤6、将钛及钛合金注射坯摆放到烧结支撑注射坯上，置于催化脱脂炉内一起进行催化脱脂，获得经过催化脱脂的钛及钛合金催化坯及烧结支撑催化坯；
[0016]步骤7、在钛及钛合金催化坯与烧结支撑催化坯的接触面上涂敷防粘氧化锆浆料，并置于烧结炉内进行热脱脂和预烧结工序；
[0017]步骤8、将经过热脱脂和预烧结工序的钛及钛合金与烧结支撑再次置于烧结炉内进行终烧结工序，获得最终烧结态的钛及钛合金零件。
[0018]进一步的，步骤2所述使用合金钢制作支撑用模具包括以下步骤：
[0019]步骤2.1、按照设计图纸加工制作模具的模架、模芯，其中：采用车床加工模架的动模框与定模框的模框的平行度和垂直度为0.02mm；
[0020]步骤2.2、采用铣床加工模架的孔和边角，孔的垂直度不低于0.02mm；
[0021]步骤2.3、采用磨床加工模架、模芯的配合面，垂直度不低于0.02mm，表面粗糙度Ra0.4。
[0022]步骤2.4、按照模具的设计尺寸使用切割工具将支撑用模具加工至成品。
[0023]进一步的，步骤3中，所述钛合金喂料为塑基系，按照重量份塑基系组成为88份钛合金粉末，10份聚甲醛POM，1份乙酸
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醋酸乙烯共聚物EVA，1份硬脂酸SA。
[0024]进一步的，步骤3中，所述钛合金喂料的材料收缩率为1.165，烧结产品的密度为4.5g/cm3。
[0025]进一步的，步骤4中，使用合金模具钢制作零件用模具，制作步骤同步骤2。
[0026]进一步的，步骤5中，所述氧化锆陶瓷浆料按照重量计：氧化锆陶瓷粉末50份、分散剂水溶液50份。
[0027]进一步的，步骤5中，所述分散剂水溶液为水玻璃、聚丙烯酸钠或三聚磷酸钠水溶
液。
[0028]进一步的，步骤6中，所述钛及钛合金注射坯与烧结支撑注射坯的收缩率均为1.165。
[0029]进一步的，步骤6中，所述催化脱脂材料为草酸或硝酸脱脂，脱脂温度为120
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140℃，进酸量为3.1
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4.1g/L，通酸时间为8h。
[0030]进一步的，步骤6中，所述将钛及钛合金注射坯摆放到烧结支撑注本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种粉末注射成形钛及钛合金的烧结方法，具体包括以下步骤：步骤1、制备钛及钛合金注射坯；步骤2、根据制备的零件形状设计支撑形状，并使用合金模具钢制作支撑用模具；步骤3、使用钛合金喂料制备烧结支撑注射坯；步骤4、根据制备的零件形状，使用合金模具钢制作零件用模具；步骤5、将氧化锆陶瓷粉末和分散剂水溶液均匀混合，制备防粘氧化锆陶瓷浆料；步骤6、将钛及钛合金注射坯摆放到烧结支撑注射坯上，置于催化脱脂炉内一起进行催化脱脂，获得经过催化脱脂的钛及钛合金催化坯及烧结支撑催化坯；步骤7、在钛及钛合金催化坯与烧结支撑催化坯的接触面上涂敷防粘氧化锆浆料，并置于烧结炉内进行热脱脂和预烧结工序；步骤8、将经过热脱脂和预烧结工序的钛及钛合金与烧结支撑再次置于烧结炉内进行终烧结工序，获得最终烧结态的钛及钛合金零件。2.按照权利要求1所述粉末注射成形钛及钛合金的烧结方法，其特征在于，步骤2所述使用合金钢制作支撑用模具，包括以下步骤：步骤2.1、按照设计图纸加工制作模具的模架、模芯，其中：采用车床加工模架的动模框与定模框的模框的平行度和垂直度为0.02mm；步骤2.2、采用铣床加工模架的孔和边角，孔的垂直度不低于0.02mm；步骤2.3、采用磨床加工模架、模芯的配合面，垂直度不低于0.02mm，表面粗糙度Ra0.4；步骤2.4、按照支撑用模具的设计尺寸使用切割工具将支撑用模具加工至成品。3.按照权利要求1所述粉末注射成形钛及钛合金的烧结方法，其特征在于，步骤3所述所述钛合金喂料为塑基系，按照重量份塑基系组成为88份钛合金粉末，10份聚甲醛POM，1份乙酸
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醋酸乙烯共聚物EVA，1份硬脂酸SA，钛合金喂料的材料收缩率为1.165，烧结产品的密度为4.5g/cm3。4.按照权利要求1所述粉末注射成形钛及钛合金的烧结方法，其特征在于，步骤5所述氧化锆陶瓷浆料按照重量计：氧化锆陶瓷粉末50份、分散剂水溶液50份。5.按照权利要求1所述粉末注射成形钛及钛合金的烧结方法，其特征在于，步骤5所所述分散剂水溶液为水玻璃、聚丙烯酸钠或三聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗霞，黄若，
申请(专利权)人：萍乡市慧成精密机电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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