本發(fā)明涉及粉末冶金模壓生產(chǎn)工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鈦金屬件的粉末冶金模壓生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
目前，金屬件的成型方式包括沖壓成型、裁切成型、拉延成型、銑削成型、鉆孔成型、模壓成型等方式，其中，模壓成型工藝方法對(duì)照中國(guó)專利201110285178.1復(fù)合金屬的一體成型方法，其包含：一制備步驟，制備至少二種金屬或合金粉末；一成型步驟，利用壓制成型方式將其中一種金屬或合金粉末壓制成一單胚料，再將該單胚料與其他金屬或合金粉末壓制成一復(fù)合金屬胚料；及一燒結(jié)步驟，將該復(fù)合金屬胚料燒結(jié)形成一復(fù)合金屬成品。其能簡(jiǎn)化金屬件制成工序，提高金屬件的生產(chǎn)效率。
在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)鈦金屬件的加工方式仍然以沖壓成型、裁切成型、拉延成型、銑削成型等傳統(tǒng)加工方式為主，由于鈦金屬件的強(qiáng)度大，密度小，硬度大，熔點(diǎn)高，抗腐蝕性很強(qiáng)，因此，一直以來(lái)，這些加工方式加工鈦金屬件都比較困難，特別是形狀較為復(fù)雜的鈦金屬件加工起來(lái)就非常困難。但是，由于金屬鈦提煉比較困難，鈦在高溫下可以與氧、碳、氮以及其他許多元素化合所成型，因此，采用普通金屬件的粉末冶金模壓生產(chǎn)工藝加工的鈦金屬件材料變性嚴(yán)重，且生產(chǎn)出來(lái)的鈦金屬件強(qiáng)度很差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無(wú)切削加工工序，加工效率高、精度高、鈦金屬材料無(wú)變性、強(qiáng)度高、可直接制成多孔半致密或全致密材料和制品的鈦金屬件粉末冶金模壓生產(chǎn)工藝。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種鈦金屬件的粉末冶金模壓生產(chǎn)工藝，包括以下工藝步驟：
s1.配料，將鈦金屬粉末與粘合劑均勻混合；
s2.壓制成型，將混合好的鈦金屬粉末充填入粉末成型機(jī)的壓制模具中進(jìn)行常溫下的壓制成型，得到特定形狀的鈦金屬件生坯；
s3.燒結(jié)成型，將特定形狀的鈦金屬件生坯放入真空燒結(jié)爐中的金屬鉬載體中進(jìn)行真空燒結(jié)成型，燒結(jié)溫度為1200℃～1350℃，燒結(jié)時(shí)間為2h～4h，得到高強(qiáng)度的鈦金屬件；
s4.燒結(jié)成型之后，取出鈦金屬件，將鈦金屬件進(jìn)行研磨表面處理。
優(yōu)選地，所述鈦金屬粉末的粉末粒度為100～200目，通過(guò)海綿鈦經(jīng)過(guò)氫化脫氫法工藝生產(chǎn)而成。進(jìn)一步，所述氫化脫氫法工藝包括以下步驟：
s1.以塊狀海綿鈦為原料，采用滲氫方法制備出氫含量為3.80±0.20wt.%的tih2；
s2.采用高能球磨對(duì)tih2進(jìn)行破碎，球磨時(shí)間為20～30分鐘；
s3.將過(guò)飽和nacl水溶液與tih2粉均勻混合，過(guò)濾、干燥，使nacl對(duì)tih2粉末的均勻包覆；
s4.將nacl包覆的tih2粉末在真空爐中進(jìn)行真空高溫脫氫處理，獲得nacl包覆的脫氫鈦金屬粉末，脫氫溫度范圍為580℃～680℃；
s5.采用高能球磨對(duì)nacl包覆的脫氫鈦金屬粉末進(jìn)行球磨分散，球磨時(shí)間為20～30分鐘；
s6.對(duì)nacl包覆的脫氫鈦金屬粉末進(jìn)行去離子水淋洗，去除nacl，真空干燥，得到粉末粒度為100～200目的鈦金屬粉末。
優(yōu)選地，所述鈦金屬粉末與粘合劑的重量配比為20：1～28：1，優(yōu)選為24：1。
優(yōu)選地，所述壓制成型步驟中，壓制成型的壓力為3～5mpa/cm2，所述鈦金屬件生坯的密度為3.5g/cm3以上。
優(yōu)選地，所述燒結(jié)成型步驟中，燒結(jié)溫度為1250℃～1300℃，燒結(jié)時(shí)間為2.8～3.2h，燒結(jié)爐的真空度為1*10-3pa～10*10-3pa。
優(yōu)選地，所述燒結(jié)成型步驟中，所述金屬鉬載體包括金屬鉬盒體，所述鈦金屬件置放于封閉的金屬鉬盒體中，金屬鉬盒體之外再安設(shè)包圍金屬鉬盒體的鉬片加熱器。
優(yōu)選地，所述鈦金屬件燒結(jié)成型之后，充入氬氣對(duì)鈦金屬件進(jìn)行冷卻。
優(yōu)選地，所述鈦金屬件進(jìn)行研磨表面處理之后，根據(jù)鈦金屬件的形狀及公差要求，進(jìn)行切削或鉆孔或攻牙機(jī)械加工處理。
本發(fā)明的有益效果是：其一、本發(fā)明采用壓制成型與燒結(jié)成型的工藝加工鈦金屬件，簡(jiǎn)化了鈦金屬件的制成工序，具有無(wú)切削加工的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，精度高，生產(chǎn)效率高，并且，在壓制成型步驟中，能壓制成各種形狀的鈦金屬件，因而使得形狀較為復(fù)雜的鈦金屬件加工起來(lái)也非常容易；其二、本發(fā)明粉末冶金零部件具有獨(dú)特的化學(xué)組成和機(jī)械、物理性能，運(yùn)用粉末冶金技術(shù)，可直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品；其二、本發(fā)明在燒結(jié)成型步驟中，將鈦金屬件生坯放入真空燒結(jié)爐中的金屬鉬載體中進(jìn)行真空燒結(jié)成型，在高溫下，鈦金屬件在鉬載體中狀態(tài)穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生鈦金屬材料變性，避免了鈦金屬件與鋼、碳、氮、氧等金屬和非金屬材料的化合反應(yīng)、氧化反應(yīng)等反應(yīng)；其三、本發(fā)明在燒結(jié)成型步驟中，將燒結(jié)溫度設(shè)定為鈦金屬熔點(diǎn)的70%-80%，即1200℃～1350℃，為最佳的燒結(jié)溫度，將燒結(jié)時(shí)間設(shè)定為2h～4h，能達(dá)到非常好的燒結(jié)效果，最終獲得高強(qiáng)度的鈦金屬件。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明的工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明為一種鈦金屬件的粉末冶金模壓生產(chǎn)工藝，包括以下工藝步驟：
s1.配料，將鈦金屬粉末與粘合劑均勻混合；鈦金屬粉末的純度要求在97%以上，余下雜質(zhì)部分為鈦與鋁、鎂等金屬材料組成的鈦合金，粘合劑可以采用傳統(tǒng)金屬粉粘合劑，在此不再詳細(xì)說(shuō)明；
s2.壓制成型，將混合好的鈦金屬粉末充填入粉末成型機(jī)的壓制模具中進(jìn)行常溫下的壓制成型，得到特定形狀的鈦金屬件生坯；
s3.燒結(jié)成型，將特定形狀的鈦金屬件生坯放入真空燒結(jié)爐中的金屬鉬載體中進(jìn)行真空燒結(jié)成型，燒結(jié)溫度為1200℃～1350℃，燒結(jié)時(shí)間為2h～4h，得到高強(qiáng)度的鈦金屬件；
s4.燒結(jié)成型之后，取出鈦金屬件，將鈦金屬件進(jìn)行研磨表面處理。
鈦金屬粉末的粉末粒度為100～200目，通過(guò)海綿鈦經(jīng)過(guò)氫化脫氫法工藝生產(chǎn)而成。100～200目是鈦金屬粉末的最佳粉末粒度，即粉末顆粒直徑為75～165μm之間，這一直徑范圍的鈦金屬粉末，一方面，不能掉入壓制模具間隙中，防止破壞壓制模具，另一方面，具有良好的流動(dòng)性，便于壓制成型，再一方面，能保證鈦金屬件達(dá)到較好的密度（3.5g/cm3以上）和強(qiáng)度。所述所述氫化脫氫法工藝包括以下步驟：
s1.以塊狀海綿鈦為原料，采用滲氫方法制備出氫含量為3.80±0.20wt.%的tih2；
s2.采用高能球磨對(duì)tih2進(jìn)行破碎，球磨時(shí)間20～30min，球磨轉(zhuǎn)速60-80r/min為佳；
s3.將過(guò)飽和nacl水溶液與tih2粉均勻混合，過(guò)濾、干燥，使nacl對(duì)tih2粉末的均勻包覆；
s4.將nacl包覆的tih2粉末在真空爐中進(jìn)行真空高溫脫氫處理，獲得nacl包覆的脫氫鈦金屬粉末，脫氫溫度范圍為580℃～680℃；
s5.采用高能球磨對(duì)nacl包覆的脫氫鈦金屬粉末進(jìn)行球磨分散，球磨時(shí)間為20～30分鐘；
s6.對(duì)nacl包覆的脫氫鈦金屬粉末進(jìn)行去離子水淋洗，去除nacl，真空干燥，得到粉末粒度為100～200目的鈦金屬粉末。
球磨并經(jīng)包覆nacl處理后的tih2粉末細(xì)小均勻，避免了tih2脫氫讓顧客燒結(jié)成硬塊。
鈦金屬粉末與粘合劑的重量配比為20：1～28：1，優(yōu)選地為24：1。這一重量配比能保證最佳的粘結(jié)穩(wěn)定性，在燒結(jié)成型之后，粘合劑揮發(fā)排出。
所述壓制成型步驟中，壓制成型的壓力為3～5mpa/cm2，所述鈦金屬件生坯的密度為3.5g/cm3以上。
優(yōu)選地，所述燒結(jié)成型步驟中，燒結(jié)溫度為1250℃～1300℃，燒結(jié)時(shí)間為2.8～3.2h，燒結(jié)爐的真空度為1*10-3pa～10*10-3pa。
優(yōu)選地，所述燒結(jié)成型步驟中，所述金屬鉬載體包括金屬鉬盒體，所述鈦金屬件置放于封閉的金屬鉬盒體中，金屬鉬盒體前后分別開(kāi)門(mén)，方便放入或取出鈦金屬件，金屬鉬盒體之外再安設(shè)包圍金屬鉬盒體的鉬片加熱器。
優(yōu)選地，所述鈦金屬件燒結(jié)成型之后，充入氬氣對(duì)鈦金屬件進(jìn)行冷卻，氬氣不會(huì)與鈦金屬件在高溫下反應(yīng)，避免了鈦金屬材料變性，為最好的冷卻氣體。
優(yōu)選地，所述鈦金屬件進(jìn)行研磨表面處理之后，根據(jù)鈦金屬件的形狀及公差要求，進(jìn)行切削或鉆孔或攻牙機(jī)械加工處理。
以上所述，僅是本發(fā)明較佳實(shí)施方式，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案對(duì)以上的實(shí)施方式所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。