本發(fā)明屬于鈦合金零件加工的技術(shù)領(lǐng)域；具體涉及用于鈦合金粉末注射成型的粘結(jié)劑以及注射成形鈦合金零件的方法。
背景技術(shù)：
鈦及鈦合金是性能優(yōu)異的新材料，有“現(xiàn)代金屬”的美譽(yù)，同時(shí)也正因?yàn)殁伜辖鹁哂忻芏刃 ⒈葟?qiáng)度高、無磁等一系列優(yōu)點(diǎn)，在制造業(yè)一直是公認(rèn)的難加工材料。鈦合金的粉末注射成形作為一種先進(jìn)的粉末冶金工藝，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的近凈成形而備受業(yè)界關(guān)注。該成形方法結(jié)合了粉末冶金工藝與注塑成形工藝的優(yōu)點(diǎn)，突破了傳統(tǒng)模壓成形工藝在產(chǎn)品形狀方面的束縛，可以實(shí)現(xiàn)快速制造高致密度、高精度的復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬零件，是難加工材料，尤其是鈦及鈦合金在制造技術(shù)行業(yè)的革新。粉末注射成形工藝路線是喂料→制粒→注射成形→脫脂→燒結(jié)→成品，其中喂料過程中的粘結(jié)劑配比對(duì)成形效果起決定性作用。目前，在鈦合金粉末注射成形工藝方面高質(zhì)量粘結(jié)劑配方的報(bào)道比較少。
現(xiàn)有注射成形鈦合金零件存在脫脂過程中易變形，注射及脫脂過程中存在氣泡飛邊等缺陷?；炝喜痪霈F(xiàn)大孔隙等缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決現(xiàn)有注射成形鈦合金零件存在脫脂過程中易變形，注射及脫脂過程中存在氣泡飛邊等缺陷；而提供了用于鈦合金粉末注射成型的粘結(jié)劑以及注射成形鈦合金零件的方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明中用于鈦合金粉末注射成型的粘結(jié)劑是由單獨(dú)包裝的組分A和組分B組成，組分A由聚丙烯和低密度聚乙烯組成，組分B由石蠟、硬脂酸和萘組成；其中各組分按質(zhì)量百分比計(jì)為：10％～20％低密度聚乙烯，20～30％聚丙烯，40％～55％石蠟，2％～12％硬脂酸，2％～8％萘。
所述注射成形鈦合金零件的方法是按下述步驟進(jìn)行的：
步驟一、將Ti6Al4V鈦合金球形粉末放入混煉機(jī)中進(jìn)行保溫預(yù)熱，在保溫條件下將組分A分三批等量等時(shí)間間隔加入混煉機(jī)中；
步驟二、然后將溫度降低50℃后保溫，將組分B分三批等量等時(shí)間間隔加入混煉機(jī)中，調(diào)整轉(zhuǎn)速后進(jìn)行混煉，再降低溫度至呈現(xiàn)出牙膏狀時(shí)進(jìn)行擠出制粒，再依次進(jìn)行注射成形、脫脂、真空燒結(jié)，隨爐冷卻，即得到鈦合金零件。
進(jìn)一步限定，步驟一所述保溫預(yù)熱的溫度為180℃，轉(zhuǎn)速為20r/min，保溫時(shí)間為10min。
步驟一中第一次加入組分A后，之后每隔10min加一次。
步驟一中第一次加入組分B后，之后每隔10min加一次。
步驟二中轉(zhuǎn)速調(diào)整為40r/min，混煉1～1.5小時(shí)。
喂料的Ti6Al4V鈦合金球形粉末的裝載量為68％，
注射參數(shù)參數(shù)如表1：
注：實(shí)際注射速度(壓力)占注射機(jī)系統(tǒng)最大注射速度(壓力)的百分比數(shù)。
表1的注射參數(shù)可獲得生坯為模具形狀，且無缺陷。
步驟二脫脂為浸入式脫脂，脫脂溶液選用正庚烷，脫脂溶液溫度59℃，脫脂時(shí)間4.2h，脫脂完成后，在55℃的干燥箱中進(jìn)行干燥處理；再進(jìn)行熱脫脂，具體是：將坯體置于10-3Pa的真空脫脂爐中，在350℃的環(huán)境中保溫1h，420℃的環(huán)境中保溫1h，最后在600℃環(huán)境中保溫1h；升溫速度均為2℃/min，溫升速度過高會(huì)導(dǎo)致缺陷形成，這樣處理的成形坯沒有明顯缺陷產(chǎn)生。
真空燒結(jié)是將脫脂坯放置于真空燒結(jié)爐10-5Pa的環(huán)境中，在1250℃中進(jìn)行真空燒結(jié)2～4h。
現(xiàn)有裝載量基本在55～65％之間，本發(fā)明采用的裝載量為68％，降低了粘結(jié)劑的比重，可以說在喂料過程中，采用較高的裝載量同樣可以保證混合料具有很好的流變性能，易于充型，獲得生坯為模具形狀，且無缺陷。
本發(fā)明減少注射及脫脂過程中的氣泡飛邊的產(chǎn)生，不易變形，保證了零件完整性。
本發(fā)明使用的粘結(jié)劑原料易得、且易于脫除。
本發(fā)明保證注射過程易于充型，生坯強(qiáng)度提高、保形性好且經(jīng)脫脂后成品率高(成品率高達(dá)99.9％)。
本發(fā)明的鈦合金粉末注射成形的粘結(jié)劑中使用的有機(jī)萘增加粉末與粘結(jié)劑之間的表面活性，提高喂料的均勻性，且萘組元的脫去溫度較低(45～60℃)，可以有效節(jié)省能源，在大批量生產(chǎn)中可以有效降低能耗。
本發(fā)明采用粘結(jié)劑采用分批次方式添加，不僅可以觀察粉末與粘結(jié)劑混煉的狀態(tài)，而且增加了喂料均勻。
本發(fā)明適用于薄壁件等殼體零件的注射成形，薄厚最小為3mm。
本發(fā)明粘結(jié)劑脫除后沒有任何粘結(jié)劑殘留及缺陷的生成，且具有易于脫除、零污染、成本合理等一系列特點(diǎn)。
本發(fā)明制備的鈦合金零件尺寸精度高，致密度高，精度為±0.2％，致密化98.3％以上。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式中的粘結(jié)劑是由單獨(dú)包裝的組分A和組分B組成，組分A由聚丙烯和低密度聚乙烯組成，組分B由石蠟、硬脂酸和萘組成；各組分按質(zhì)量百分比計(jì)為：20％低密度聚乙烯，22％聚丙烯，53％石蠟，3％硬脂酸，2％萘。
所述注射成形鈦合金零件的方法是按下述步驟進(jìn)行的：
步驟一、將Ti6Al4V鈦合金球形粉末(鈦合金粉末粒徑d50≈20μm)放入混煉機(jī)中進(jìn)行保溫預(yù)熱，保溫預(yù)熱的溫度為180℃，轉(zhuǎn)速為20r/min，保溫時(shí)間為10min，在保溫條件下將組分A分三批等量等時(shí)間間隔加入混煉機(jī)中，第一次加入組分A后，之后每隔10min加一次；
步驟二、然后將溫度降低50℃后保溫，將組分B分三批等量等時(shí)間間隔加入混煉機(jī)中，第一次加入組分A后，之后每隔10min加一次，調(diào)整轉(zhuǎn)速為40r/min后進(jìn)行混煉1.5小時(shí)，再降低溫度至呈現(xiàn)出牙膏狀時(shí)進(jìn)行擠出制粒，再依次進(jìn)行注射成形、脫脂、真空燒結(jié)和燒結(jié)，即得到鈦合金零件；
其中，注射參數(shù)參數(shù)如表1：
步驟二采用浸入式脫脂，脫脂溶液選用正庚烷，脫脂溶液溫度59℃，脫脂時(shí)間4.2h，再在55℃條件下進(jìn)行干燥處理；然后置于10-3Pa的真空脫脂爐中，在350℃的環(huán)境中保溫1h，420℃的環(huán)境中保溫1h，最后在600℃環(huán)境中保溫1h；這樣處理的成形坯沒有明顯缺陷產(chǎn)生。
真空燒結(jié)是將脫脂坯放置于真空燒結(jié)爐10-5Pa的環(huán)境中，在1250℃中進(jìn)行真空燒結(jié)2～4h。
本實(shí)施方式方法獲得的生坯為模具形狀，且無缺陷。
本實(shí)施方式的鈦合金零件的精度為±0.2％，抗拉伸強(qiáng)度為1240MPa，屈服強(qiáng)度985MPa，延伸率9.5％，斷面收縮率12.0％。致密度98.3％。