티타늄 합금 금속 사출 성형 접착제 연구

티타늄 및 티타늄 합금은 저비중, 고비중, 우수한 생체 적합성 및 우수한 내식성의 특성을 가지며 항공 우주, 생물 의약, 화학, 조선, 자동차 및 기타 분야에서 큰 응용 가능성을 가지고 있습니다. 티타늄 합금 분말 사출 성형(PIM) 기술은 재료 활용률을 향상시키고 복잡한 형상의 중소형 티타늄 제품을 대량 및 저비용으로 제조하고 티타늄 및 티타늄 합금의 생산 및 응용을 크게 촉진했습니다. 제품. 현재 분말 사출 성형용 티타늄 합금의 바인더 시스템에 대한 보고는 매우 제한적이며 새로운 분말 사출 성형용 티타늄 합금 바인더 시스템의 개발은 중단되었습니다. 이 논문에서는 티타늄 합금의 분말 사출 성형을 위한 다양한 바인더 시스템의 연구 현황을 분석하고 요약합니다.

1, 분말 사출 성형 기술의 간략한 소개

분말 사출 성형 기술은 분말 야금 기술을 기반으로 개발되었습니다. 플라스틱 사출 기술과 결합하여 거의 100%에 가까운 원료 가동률을 실현합니다. 니어 네트 포밍 기술입니다. 일반적인 작업 공정은 다음과 같습니다. 먼저 준비된 분말과 바인더를 혼합 및 과립화하여 입상 사료를 제조한 다음 사출 성형기에서 사료를 특정 모양의 제품 녹색으로 성형합니다. 탈지 및 소결 후 필요한 특성을 가진 제품을 얻습니다. 티타늄 합금 분말 사출 성형의 장점은 다음과 같습니다.

① 작은 3D 복잡한 형상 부품의 배치 준비를 실현할 수 있습니다.

② 균일한 조성, 미세한 구조 및 우수한 기계적 물성;

③ 모든 원료를 준비하기 위해 합성 원소를 첨가하기 쉽습니다.

④ 재료의 미세조직 조절이 용이하다.

티타늄 합금 분말의 사출 성형 공정에서 바인더의 설계는 코어 링크이며, 이는 전체 사출 성형 과정에서 티타늄 합금 분말이 유체 상태로 원활하게 사출될 수 있도록 하는 중요한 역할을 하며, 그린 빌렛이 형성된 후의 사전 소결 단계. 그러나 첨가된 바인더는 또한 전체 사출 성형 공정에서 Z 오염 물질의 가능한 소스 중 하나가 되었습니다. 또한 바인더 함량이 높으면 분말 전하가 줄어들어 스트립, 변형, 균열 및 기타 결함 후 미가공체의 형상 필드 함몰을 초래할 뿐만 아니라 소결 수축이 증가하여 제품 크기 정확도가 심각하게 감소합니다. ; 낮은 함량의 바인더는 높은 분말 로딩을 보장할 수 있지만 유동성이 좋은 사료를 준비하고 주입을 원활하게 완료하기가 어렵습니다. 바인더 함량과 분말 로딩 사이의 균형을 보장하면 바인더 연구 과정의 어려움이 크게 증가합니다. 따라서 볼 수 있습니다. 바인더가 소결 제품의 최종 Z 조성을 결정하지는 않지만 그 선택과 사용은 후속 탈지, 소결 및 기타 공정에 직접적인 영향을 미치므로 제품 품질에 영향을 미칩니다. 따라서 분말 사출 성형 티타늄 합금 기술의 연구 작업에서 바인더 기술에 중점을 두는 것도 문제의 핵심입니다. 본 논문에서는 티타늄 합금의 분말 사출 성형을 위한 다양한 바인더 시스템의 연구 현황을 소개하고 기존의 문제점에 대한 개선 방안을 제안한다.

그 중 일부는 zhongweiprecision 생산 티타늄 합금 분말 금속 사출 성형 제품입니다.

(a) 독일 TJet에서 제조한 엔지니어링 응용 부품: (b) 독일 TJet에서 제조한 생의학 부품: (c) T-6A{1}}Nb 합금 뼈 나사: (d) CP Ti 인공 등골: ( e) 티타늄 합금 안경테 (f) Ti-6AI-4V 시계 케이스

2, 일부 연구 진행

티타늄 금속은 활성이 높으며 온도가 400C에 가까울 때 탄화, 암모니아화 및 산화되기 쉽습니다. 탄화티타늄, 암모니아산티타늄, 산화티타늄 등의 불순물이 발생하여 소결의 상대밀도를 저하시키고 재료의 기계적 성질을 악화시킨다. 탄소, 수소, 산소 및 질소와 같은 불순물 중 일반적으로 다른 불순물보다 산소 함량을 제어하기가 더 어렵습니다. 티타늄 합금의 기계적 특성에 대한 산소 함량(질량 분율)의 영향이 그림에 나와 있습니다. 산소 함량이 증가함에 따라 티타늄 합금의 강도는 증가하지만 가소성은 크게 저하됩니다. 따라서 분말 사출 성형 티타늄 합금용 바인더를 선택할 때 다음 세 가지 사항을 달성해야 합니다.

0 제품의 치수 정확도를 개선하기 위해 높은 분말 로딩을 보장합니다.

② 공급 재료는 주입 중에 전체 캐비티가 원활하게 채워질 수 있도록 충분한 유동성을 가져야 합니다.

③ 사용된 바인더 성분은 활성이 높은 티타늄 재료와 반응하지 않으며 잔류 분해 및 제거가 없습니다.

연구 초기에 분말 티타늄 합금 사출 성형에 사용되는 대부분의 바인더는 다른 금속의 바인더 시스템을 따랐습니다. 과학적 연구가 심화되면서 수용성 및 폴리아세탈 기반 바인더와 같은 새로운 바인더가 등장했습니다. 현재 분말 사출 성형 티타늄 합금에 널리 사용되는 바인더 시스템은 열가소성 왁스 기반 접착제, 플라스틱 기반 접착제 및 환경 친화적 인 수성 접착제입니다.

티타늄 합금의 기계적 특성에 대한 산소 함량의 영향

3, 결론 및 전망

금속 사출 성형 티타늄 합금의 응용 시장의 추가 확장은 두 가지 과제에 직면해 있습니다. 첫째, 비교적 성숙한 분말 사출 성형 기술을 가진 구형 티타늄 분말은 비용이 많이 들고 제품은 3C 및 자동차 분야에서 대규모로 사용하기 어렵습니다. 다른 하나는 티타늄 합금 분말 사출 성형에 적합한 바인더 시스템이 없다는 것입니다. 수소첨가 탈수소 티타늄 분말의 등장으로 원가절감의 여명이 도래했습니다. 구형 티타늄 분말과 비교하여 비용을 약 20%까지 줄일 수 있습니다. 그러나 티타늄 합금 분말 사출 성형에 사용되는 대부분의 바인더 시스템은 여전히 ​​다른 금속에서 사용되며 티타늄 합금 재료의 특성이 충분히 고려되지 않아 연구 개발 프로세스가 한때 병목 상태였습니다. 중국에서 독자적으로 개발한 티타늄 합금 바인더 시스템은 BASF와 같은 기업의 기술적 봉쇄를 뚫고 나왔지만, 아직 체계적인 이론지도가 부족하고, 실용성은 여전히 ​​​​비교적 느립니다. 바인더 시스템의 연구 현황을 바탕으로 저자는 현 단계에서 분말 사출 성형 티타늄 합금의 기존 문제에 대해 동종 업계의 연구자에게 참고할 수 있는 몇 가지 제안을 제시하고 분말 사출 성형 티타늄 합금의 산업화 과정을 공동으로 추진합니다. .

(1) 왁스 기반 바인더 분말 사출 성형 티타늄 합금 제품의 낮은 치수 정확도와 낮은 가소성을 고려할 때 PW 구성 요소를 PEG로 부분 대체하는 연구를 더욱 심화시킬 수 있습니다. PW에 비해 PEG는 다공성이 더 좋고 분해 온도가 낮아 공급물의 적재 용량을 늘리고 탈지 빌렛의 불순물 함량을 줄여 티타늄 합금 제품의 치수 정확도와 기계적 특성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

(2) 플라스틱계 바인더의 주성분인 POM이 저비용 고활성의 수소화 탈수소화 티타늄 분말과 반응하기 쉽다는 문제를 고려하여, 먼저 티타늄 합금용 특수 분위기 혼합기를 사용하여 사료를 제조할 수 있다. 산소를 분리하고 POM의 열적 산소 안정성을 개선하기 위해; 둘째, 새로운 플라스틱 기반 바인더 시스템의 연구 개발. 사료의 안정성을 향상시키기 위해 항산화제 비율을 계속 최적화합니다.

(3) 수계 바인더를 주입할 때 미가공체가 연화되기 쉬운 문제를 해결하기 위해 먼저 저산소 또는 무산소 골격제 성분을 첨가할 수 있다. 녹색 주입의 강도를 향상시킵니다. 둘째, 수성 사료의 성형성 및 형태 유지에 대한 PEG 분자량 연구를 계속 심화하고 사출 부품의 형상 복잡성에 따라 PEG 분자량을 선택할 수 있습니다.