一种低氧含量钛合金粉末及其制备方法技术

本申请涉及

【技术实现步骤摘要】
一种低氧含量钛合金粉末及其制备方法


[0001]本申请涉及
3D
打印
，更具体地说，它涉及一种低氧含量类球形钛合金粉末及其制备方法
。

技术介绍

[0002]3D
打印，又称增材制造，属于快速成型技术的一种，其是以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体，目前该技术已被广泛运用于模具制造
、
工业设计
、
建筑
、
航空航天
、
牙科和医疗等领域
。
钛及其合金是二十世纪中期发展起来的一种重要金属，钛合金粉末具有密度低，强度高
、
耐腐蚀
、
无磁等特点，是
3D
打印技术的关键原材料
。
[0003]目前，市面上的
3D
打印用钛合金粉末多采用旋转电极法制得，该方法是以钛合金电极棒作为自耗电极，在高速旋转的状态下接收电子或离子流，使自耗电极端部融化为液体，并在离心力的作用下将液体抛出形成细小液滴，这些细小液滴由于表面张力作用凝固成球形的钛合金粉末颗粒
。
由该方法制得的钛合金粉末具有球形度高
、
光洁度高
、
无团聚现象
、
流动性好
、
打印产品致密程度高等优点，并且该制备方法一般采用惰性气体保护，不需要坩埚熔炼，有效的避免了杂质的引入，制得的钛合金粉末纯度较高
。
[0004]但是，由于旋转电极法制得的钛合金粉末粒度范围通常在0‑
250
μ
m
之间，而只有粒径分布在
20
‑
63
μ
m
之间的钛合金粉末可以用于
3D
打印当中，这就使得
3D
打印用钛合金粉末的材料成本一直居高不下
。
因此，为了降低
3D
打印用钛合金粉末的材料成本，需要对粒径大于
63
μ
m
的钛合金废粉进行回收利用
。
然而，利用现有的方法对钛合金废粉进行回收利用（如采用等离子法对其在高温下进行二次雾化）通常会使钛合金废粉的氧含量增加
300
‑
500ppm
，致使回收后的钛合金粉末的氧含量达到
1300
‑
1800ppm
，不能满足
3D
打印用钛合金粉末的氧含量要求（＜
1300ppm
），无法继续应用于
3D
打印技术当中
。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本申请提供一种低氧含量钛合金粉末及其制备方法
。
[0006]第一方面，本申请提供的一种低氧含量钛合金粉末的制备方法，采用如下的技术方案：一种低氧含量钛合金粉末的制备方法，包括如下步骤：将钛合金废粉进行吸氢研磨处理得到氢化钛合金粉末，然后将镁粉加入氢化钛合金粉末中，在温度为
680
‑
700℃
，真空度为
0.5
‑
0.6Pa
的条件下，保温反应
70
‑
90h
，之后经过破碎球化，得到低氧含量钛合金粉末；其中，镁粉与氢化钛合金粉末的重量比为
1:
（
10
‑
12
）
。
[0007]通过采用上述技术方案，本申请利用钛与氢的可逆特性，先将由旋转电极法制得的粒径大于
63
μ
m
的钛合金废粉经过吸氢处理制成氢化钛合金粉末，然后再对氢化钛合金粉末进行脱氢处理，并在脱氢处理的同时以镁粉作为还原剂进行氧还原过程，之后再进行破碎球化，可以使回收后的钛合金粉末的氧含量低于
1300ppm
，满足了
3D
打印用钛合金粉末对
于氧含量的要求，可以继续应用于
3D
打印技术当中，大幅度降低了
3D
打印用钛合金粉末的材料成本
。
[0008]优选的，先将所述镁粉填入多孔钛管内再加入氢化钛合金粉末中
。
[0009]通过采用上述技术方案，本申请利用从多孔钛管上分布的孔中溢出的镁粉蒸汽对脱氢的钛粉末进行氧还原，使得镁粉与氢化钛合金粉末不用直接进行接触，显著降低了后续分离镁粉的困难程度，提高了生产效率，降低了生产成本
。
并且，由于钛的化学性质较为活泼，在高温下易于与其他金属发生反应，因此本申请采用钛材质的过滤管装载镁粉，可以降低杂质被引入的可能性
。
[0010]优选的，所述多孔钛管的透气率为
0.8
‑
2L/cm2·
min
·
pa。
[0011]通过采用上述技术方案，本申请优化了多孔钛管的透气率，使得镁粉蒸汽可以与脱氢后的钛粉末充分接触，提高了镁粉蒸汽对钛粉末氧还原过程的充分性，从而降低了回收后的钛合金粉末的氧含量
。
[0012]优选的，所述多孔钛管的孔径为
0.1
‑
10
μ
m
，镁粉的粒径为
10
‑
20
μ
m。
[0013]通过采用上述技术方案，本申请限定了多孔钛管的孔径以及镁粉的粒径，降低了镁粉从多孔钛管表面的孔中溢出的可能性，提高了回收后的钛合金粉末的纯度
。
[0014]优选的，所述吸氢处理包括吸氢过程和研磨过程，其中吸氢过程具体为：将钛合金废粉在温度为
550℃
‑
560℃
，压力为
0.03
‑
0.05MPa
的条件下进行吸氢，待钛合金废粉的重量增加至少
3.2%
时停止吸氢
。
[0015]优选的，所述钛合金废粉的粒径为
63
‑
250
μ
m。
[0016]优选的，所述研磨过程具体为：在惰性气体维持
530
‑
550KPa
的压力下，将吸氢后的钛合金废粉研磨球化，在转速为
4500
‑
5000r/min
的条件下，得到粒径为
20
‑
63
μ
m
的氢化钛合金粉末
。
[0017]通过采用上述技术方案，本申请使粒径为
63
‑
250
μ
m
的钛合金废粉中的钛经过充分吸氢完全转化为氢化钛，然后将其研磨至
20
‑
63
μ
m
，此时氢化钛合金粉末中的氧含量＜
1800ppm
，氮含量＜...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种低氧含量钛合金粉末的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将钛合金废粉进行吸氢研磨处理得到氢化钛合金粉末，然后将镁粉加入氢化钛合金粉末中，在温度为
680
‑
700℃
，真空度为
0.5
‑
0.6Pa
的条件下，保温反应
70
‑
90h
，之后经过破碎球化，得到低氧含量钛合金粉末；其中，镁粉与氢化钛合金粉末的重量比为
1:
（
10
‑
12
）
。2.
根据权利要求1所述的一种低氧含量钛合金粉末的制备方法，其特征在于：先将所述镁粉填入多孔钛管内再加入氢化钛合金粉末中
。3.
根据权利要求2所述的一种低氧含量钛合金粉末的制备方法，其特征在于：所述多孔钛管的透气率为
0.8
‑
2L/cm2·
min
·
pa。4.
根据权利要求2所述的一种低氧含量钛合金粉末的制备方法，其特征在于：所述多孔钛管的孔径为
0.1
‑
10
μ
m
，镁粉的粒径为
10
‑
20
μ
m。5.
根据权利要求1所述的一种低氧含量钛合金粉末的制备方法，其特征在于，所述吸氢研磨处理包括吸氢过程和研磨过程，其中吸氢过程具体为：将钛合金废粉在温度为
550℃
‑
56...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇，刘宇，樊志钧，蔺庆山，
申请(专利权)人：天钛隆天津金属材料有限公司，
类型：发明
国别省市：