Metallspritzguss von Titan und Titanlegierungen

01 Einleitung

Titan und Titanlegierungen machen fast die H?lfte der Eisendichte aus. Sie haben eine geringe Dichte, eine gute Korrosionsbest?ndigkeit, eine hohe spezifische Festigkeit und eine zufriedenstellende Biokompatibilit?t. Sie werden h?ufig in der Luft- und Raumfahrt, in der chemischen Industrie, in der Biomedizin und in anderen Bereichen eingesetzt und bringen der menschlichen Gesellschaft enorme wirtschaftliche Vorteile, insbesondere beim Ersatz ungültiger Knochen wie Zahnersatz, Wurzeln und Prothesen durch menschliche Implantate. Titan und Titanlegierungen sind ein gutes Material, von dem die Menschheit profitieren kann.

Das schwierigste Problem in der Pulverlurgie besteht jedoch darin, das Auftreten von Oxidation von Titan und Titanlegierungen zu reduzieren oder zu vermeiden. Nach der Beobachtung des von Gibbs Free Energy gezeichneten Standard-Freie-Energie-Temperatur-Diagramms von Oxiden sind die Kosten für die Reduktion von oxidiertem Titan oder Titanlegierungen auf l enorm, was nicht im Einklang mit den wirtschaftlichen Vorteilen steht. Dies ist der Grund, warum Titan und Titan auch in Pulverform kombiniert werden. Der Nachteil des lurgischen Prozesses im Vergleich zu Materialien der Eisenfamilie verlor den Vorteil der Verarbeitungskosten. Es ist kein Wunder, dass die Vorteile von Titan und Titanlegierungen bei der traditionellen Massenverarbeitung viel h?her sind als die der Pulverlurgie, was das erste ist, was Pulverlurgiepraktiker wissen sollten.

02 Punkte für Aufmerksamkeit

Um beim Pulverspritzgie?en von Titan und Titanlegierungen erfolgreich zu sein, müssen folgende Methoden angewendet werden:

Wenn wir hoffen, den Sauerstoffgehalt des Ausgangspulvers zu kontrollieren, muss der Sauerstoffgehalt des Pulvers unter 3000 ppm, vorzugsweise unter 1000 ppm, kontrolliert werden, und nur wenn das Pulver mit niedrigem Sauerstoffgehalt gekauft wird, kann das gute Produkt hergestellt werden.

Bei der Entfettung ist auf die M?glichkeit der Reaktion mit Sauerstoff zu achten. Mischpulver und Bindemittel müssen in einer Schutzatmosph?re durchgeführt werden, das Spritzgie?en muss die Verkürzung der Aufheiz- und Haltezeit minimieren, der Entfettungsprozess sollte durch reduzierendes Gas geschützt oder durch reduzierende Oxals?ureentfettung ersetzt und unmittelbar danach im Vakuum oder in einer Schutzatmosph?re gesintert werden Entfetten.

Das Design der gesinterten Lagerplatte und des Tr?gersystems verwendet eine Zirkonoxidplatte und eine kleine Schwammtitanopferanordnung, die durch Titan nicht leicht zu verhindern sind, um den Sauerstoffgehalt im Sintersystem zu reduzieren.

Die Zugabe von sauerstoffrauschenden Komponenten, wie Magnesium, in das Materialpulversystem kann zu Schwankungen in der Zusammensetzung von Titan und Titanlegierungen und zu einer schlechteren Festigkeit von Titan und Titanlegierungen nach dem Sintern führen.

2.1 Auswahl des Pulvers

Die Verwendung von Pulvern mit niedrigem Sauerstoffgehalt ist die bevorzugte Wahl für das Spritzgie?en von Titan und Titanlegierungen, was bedeutet, dass die Pulver kugelf?rmige Pulver im Aerosolverfahren sind, die unter Druck durch Inertgas gekühlt werden. Die Pulver sind gro? und rund mit niedrigem Sauerstoffgehalt. Derzeit sind die Hauptpulver Carpenter in den USA und Sandvik in Gro?britannien. Die Partikelgr??e von Pulvern ist für d50 = 10 ~ 12um geeignet, was zu klein ist. Pulver ist leicht zu oxidieren und der Prozess ist gef?hrlich; das Wasserzerst?ubungsverfahren ist zu klein und rau, und die Partikelgr??e des mechanischen Zerkleinerungsverfahrens ist zu gro?, um für das Spritzgussverfahren geeignet zu sein; Eine andere Theorie unterstützt die Verwendung von Titanhydrid (HTi) -Pulver zur Entfernung von Wasserstoff und zum Zerkleinern von rundem Pulver mit hoher Energie, wie z. B. Plasmabehandlung. Obwohl die Kosten für die Beschaffung von Rohstoffen sehr niedrig sind, sind Patentstreitigkeiten und Investitionen in Kontrollger?te recht hoch, was noch nicht universell ist.

2.2 Bindemittelformel

Titan und Titanlegierungen haben zwei Ausgangsmaterialsysteme. Es wird vorgeschlagen, dass die Formel besser ist als die im Bereich der Schrumpfung von 1,166 bis 1,220, wie in der folgenden Tabelle 1 gezeigt. Diese Formulierungen sind bereits auf dem Markt.

Tabelle 1: Bindemittelformulierung von Titan und Titanlegierungen

OSF = überma?schrumpfungsfaktor

Aufgrund der Oxidation von Titan und Titanlegierungen wird vorgeschlagen, dass das Volumen von l im Formulierungsverh?ltnis 63% nicht überschreiten sollte, um die M?glichkeit einer Reibung zwischen Pulver beim Spritzgie?en und Mischen des Ausgangsmaterials zu vermeiden. Sobald die Reibungstemperatur zu hoch ist, steigt die M?glichkeit der Oxidation.

2.3 Hinweise zur Rohstoffaufbereitung

Besondere Aufmerksamkeit sollte der Kontrolle der Reihenfolge der Ausgangsmaterialien und der Temperatur des gemischten Ausgangsmaterials gewidmet werden, wie in Tabelle 2 beschrieben. Das Mischverfahren der beiden Arten von Ausgangsmaterial wird vorgeschlagen. Es wird bemerkt, dass der Mischvorgang durchgeführt werden muss, um die Atmosph?re für die Sauerstoffentfernung zu schützen. Es wird auch darauf hingewiesen, dass alle makromolekularen Bindemittelpartikel oder -pulver getrocknet werden müssen, um sicherzustellen, dass keine Feuchtigkeit vorhanden ist. Wachs und Stearins?ure, die schwer zu trocknen sind, sind niedermolekulare Bindemittel. Es wird vorgeschlagen, dass Wasser durch Niedertemperaturvakuum entfernt wird.

Vorschl?ge zum Mischverfahren der Rohstoffe

03 Wichtiger Prozess

Sobald das Ausgangsmaterial bis zum Spritzgie?en fertiggestellt ist, ist es der sicherste Zustand des gesamten Pulvers, der der Luft ausgesetzt werden kann, aber w?hrend des Erhitzens des Injektionsprozesses muss darauf geachtet werden, dass das Ausgangsmaterial nicht zu lange im Zylinder verbleibt. Sobald der Einspritzvorgang des Kunststoff-d-Ausgangsmaterials fehlschl?gt und die Maschine eingestellt wird, ist es notwendig, die Temperatur der Düse und den maximalen Temperaturbereich in 10 Minuten einzustellen und die Temperatur abzuschalten, wenn sie nicht funktioniert, so dass die Vorschubtemperatur niedriger als 150 ℃ ist.

Knüppel aus Titan und Titanlegierungen unterscheiden sich nach dem Spritzgie?en nicht von denen herk?mmlicher L-Materialien und k?nnen an der Luft platziert werden. Mit Bindemittel beschichtetes Titan und Titanlegierungspulver k?nnen den Luftsauerstoff wirksam blockieren. Nach der Entfettung, ob L?sungsmittelentfettung oder reduktive Oxals?ureentfettung (stark oxidierte Salpeters?ure-Entfettung wird nicht empfohlen), vor allem, um sicherzustellen, dass die Temperatur, die den Ofen verl?sst, unter 50 ℃ liegen sollte. Celsius Um sicherzustellen, dass keine Oxidation auftritt, ist der entfettete braune Knüppel por?s, sehr leicht mit Luftsauerstoff zu reagieren, bitte beachten Sie. Je kürzer die Zeit ist, in der der braune Knüppel nach au?en gelegt wird, desto besser wird er so schnell wie m?glich in das Sintersystem eintreten.

Das Design der gesinterten Tr?gerplatte und des Sinterkastens ist sehr wichtig. Da Titan und Titanlegierungen eine hohe Sauerstoffaffinit?t aufweisen, k?nnen sie sogar Sauerstoff in Aluminiumoxid (Al2O3) bei hohen Temperaturen einfangen. Daher wird Zirkonoxidplatte (ZrO2) für keramische Lagerplatte empfohlen, aber das Material der Carbonisierung oder Nitrierung sollte nicht gew?hlt werden. Titan und Titanlegierungen m?gen auch Affinit?t zu Kohlenstoff- und Stickstoffelementen. In der Vergangenheit Sintererfahrung, Die Platzierung von Titanschwamm in der Sinterbox als Opferblock des Sauerstoffgreifens ist effektiv, verringert jedoch die Effizienz des Sinterofens. Es verbraucht gleichzeitig viel Titanschwamm, nimmt Platz ein und verbraucht W?rme, die negativ ist.

Die obigen Erfahrungen werden bei der Herstellung von Pulverspritzguss aus Titan und Titanlegierungen geteilt. Betreiber müssen vorsichtig sein. Der Zustand von reinem Titanpulver ist ein hohes Risiko. Diese Nichteisenmetalle (Dichte <4,5 g / cc) bergen alle das Risiko einer Staubexplosion, obwohl Titan und Titanlegierungen die am wenigsten aktiven Nichteisenmetalle sind.