一种钛合金粉末注射成形专用料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种钛合金粉末注射成形专用料及其制备方法 (Special material for titanium alloy powder injection molding and preparation method thereof ) 是由 崔珊 张恩耀 樊浩 周鹏 折贝 石芬 杨寒冰 陈文静 于 2021-09-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种钛合金粉末注射成形专用料及其制备方法,该注射成形专用料由以下重量份的原料制备而成：钛合金粉100份、含硅聚碳酸酯1.5～3.5份、含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂1.3～1.5份、硅烷偶联剂0.2～1份、介孔二氧化硅50～60份、粘结剂10～20份。本发明的钛合金粉末注射成形专用料具有优良的热稳定性、耐候性和力学性能,可用于制备低收缩率、低烧结密度以及多孔结构的钛合金产品。(The invention discloses a special material for titanium alloy powder injection molding and a preparation method thereof, wherein the special material for injection molding is prepared from the following raw materials in parts by weight: 100 parts of titanium alloy powder, 1.5-3.5 parts of silicon-containing polycarbonate, 1.3-1.5 parts of perfluoroalkyl-containing acrylic additive, 0.2-1 part of silane coupling agent, 50-60 parts of mesoporous silica and 10-20 parts of binder. The special material for titanium alloy powder injection molding has excellent thermal stability, weather resistance and mechanical property, and can be used for preparing titanium alloy products with low shrinkage rate, low sintering density and porous structure.)
技术领域
本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种钛合金粉末注射成形专用料及其制备方法。
背景技术
金属粉末注射成型(MIM)是一种宏量制备具有复杂形状的微型金属部件的生产技术，具有设计灵活性，可以减少材料浪费，是生产钛合金零件最受关注的工艺之一。在制备钛合金零件时存在一些技术问题，例如用于制备钛合金零件的细粉末原料的成本较高；钛及钛合金在较高温度下具有非常高的反应活性，容易与在热脱脂和烧结期间粘合剂的分解产物发生反应，使得一部分钛或钛合金相当于被侵蚀掉，导致高的间隙含量；同时，钛及钛合金在加工、脱脂和烧结过程中易于受到污染。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种钛合金粉末注射成形专用料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种钛合金粉末注射成形专用料，由钛合金粉、含硅聚碳酸酯、含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂、硅烷偶联剂、介孔二氧化硅、粘结剂制备而成。
进一步地，由以下重量份的原料制备而成：钛合金粉100份、含硅聚碳酸酯1.5～3.5份、含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂1.3～1.5 份、硅烷偶联剂0.2～1份、介孔二氧化硅50～60份、粘结剂 10～20份。
优选地，由以下重量份的原料制备而成：钛合金粉100份、含硅聚碳酸酯1.5份、含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂1.3份、硅烷偶联剂0.2份、介孔二氧化硅50份、粘结剂50份。
优选地，由以下重量份的原料制备而成：钛合金粉100份、含硅聚碳酸酯3.5份、含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂1.5 份、硅烷偶联剂1份、介孔二氧化硅60份、粘结剂 60份。
优选地，由以下重量份的原料制备而成：钛合金粉100份、含硅聚碳酸酯2.5份、含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂1.4 份、硅烷偶联剂0.6份、介孔二氧化硅55份、粘结剂 55份。
进一步地，所述的含硅聚碳酸酯的硅含量在4～6%。
进一步地，所述的粘结剂采用蜡基（PW等）或塑基（POM等），如70%PW+20%HDPE+10%EVA或80%POM+10%HDPE+5%EVA+5%PW。
进一步地，本发明还提供了上述一种钛合金粉末注射成形专用料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将介孔二氧化硅、钛合金粉分别超声分散于去离子水中，形成悬浮液，混合后，加入含硅聚碳酸酯、含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂、硅烷偶联剂，超声分散30min后，得到薄膜修饰的核壳型钛合金粉末颗粒；
S2、将得到的薄膜修饰的核壳型钛合金粉末颗粒与粘结剂混炼，得到钛合金粉末注射成型专用料。
本发明的钛合金粉末注射成形专用料具有优良的热稳定性、耐候性和力学性能，可用于制备低收缩率、低烧结密度以及多孔结构的钛合金产品。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
S1、按重量份称取：钛合金粉100份、含硅聚碳酸酯1.5份、含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂1.3份、硅烷偶联剂0.2份、介孔二氧化硅50份、粘结剂50份；
S2、将介孔二氧化硅、钛合金粉分别超声分散于去离子水中，形成悬浮液，混合后，加入含硅聚碳酸酯、含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂、硅烷偶联剂，超声分散30min后，得到薄膜修饰的核壳型钛合金粉末颗粒；
S3、将得到的薄膜修饰的核壳型钛合金粉末颗粒加入转矩流变仪中170℃预热5min，转速为15r/min，再向其中加入粘结剂同样在170℃条件下，以15r/min的转速混炼30分钟，得到钛合金粉末注射成型专用料。
本实施例中，所述的含硅聚碳酸酯的硅含量在4%，所述的粘结剂采用70%PW+20%HDPE+10%EVA组成的粘结剂。
实施例2
S1、按重量份称取：钛合金粉100份、含硅聚碳酸酯3.5份、含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂1.5份、硅烷偶联剂1份、介孔二氧化硅60份、粘结剂60份；
S2、将介孔二氧化硅、钛合金粉分别超声分散于去离子水中，形成悬浮液，混合后，加入含硅聚碳酸酯、含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂、硅烷偶联剂，超声分散30min后，得到薄膜修饰的核壳型钛合金粉末颗粒；
S3、将得到的薄膜修饰的核壳型钛合金粉末颗粒加入转矩流变仪中170℃预热5min，转速为15r/min，再向其中加入粘结剂同样在170℃条件下，以15r/min的转速混炼30分钟，得到钛合金粉末注射成型专用料。
本实施例中，所述的含硅聚碳酸酯的硅含量在5%，所述的粘结剂采用70%PW+20%HDPE+10%EVA组成的粘结剂。
实施例3
S1、按重量份称取：钛合金粉100份、含硅聚碳酸酯2.5份、含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂1.4 份、硅烷偶联剂0.6份、介孔二氧化硅55份、粘结剂 55份；
S2、将介孔二氧化硅、钛合金粉分别超声分散于去离子水中，形成悬浮液，混合后，加入含硅聚碳酸酯、含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂、硅烷偶联剂，超声分散30min后，得到薄膜修饰的核壳型钛合金粉末颗粒；
S3、将得到的薄膜修饰的核壳型钛合金粉末颗粒加入转矩流变仪中170℃预热5min，转速为15r/min，再向其中加入粘结剂同样在170℃条件下，以15r/min的转速混炼30分钟，得到钛合金粉末注射成型专用料。
本实施例中，所述的含硅聚碳酸酯的硅含量在6%，所述的粘结剂采用80%POM+10%HDPE+5%EVA+5%PW组成的粘结剂。
经检测，实施例1-实施例3所得的钛合金粉末注射成形专用料均具有优良的热稳定性、耐候性和力学性能，可用于制备低收缩率、低烧结密度以及多孔结构的钛合金产品，所得的钛合金产品的抗拉强度在948MPa左右，孔径在2.0μm左右。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。