Recherche sur l'adhésif de moulage par injection de métal en alliage de titane

Le titane et les alliages de titane ont les caractéristiques d'une faible gravité spécifique, d'une résistance spécifique élevée, d'une excellente biocompatibilité et d'une bonne résistance à la corrosion, et ont un grand potentiel d'application dans les domaines aérospatial, biomédical, chimique, naval, automobile et autres. La technologie de moulage par injection de poudre d'alliage de titane (PIM) a amélioré le taux d'utilisation des matériaux, réalisé la préparation en masse et à faible coût de produits en titane de petite et moyenne taille aux formes complexes, et a considérablement favorisé la production et l'application de titane et d'alliage de titane. des produits. À l'heure actuelle, il existe très peu de rapports sur le système de liant d'alliage de titane pour le moulage par injection de poudre, et le développement d'un nouveau système de liant d'alliage de titane pour le moulage par injection de poudre est au point mort. Dans cet article, l'état de la recherche de différents systèmes de liants pour le moulage par injection de poudre d'alliage de titane est analysé et résumé.

1, brève introduction de la technologie de moulage par injection de poudre

La technologie de moulage par injection de poudre est développée sur la base de la technologie de la métallurgie des poudres. Combiné à la technologie d'injection plastique, il réalise un taux d'utilisation des matières premières de près de 100 %. Il s'agit d'une technologie de formation quasi nette. Le processus de fonctionnement général est le suivant : premièrement, la poudre et le liant préparés sont mélangés et granulés pour préparer l'alimentation granulaire, puis l'alimentation est moulée en une forme spécifique de produit vert sur la machine de moulage par injection. Après dégraissage et frittage, le produit aux propriétés requises est obtenu. Les avantages du moulage par injection de poudre d'alliage de titane sont :

① Il peut réaliser la préparation par lots de petites pièces de forme complexe 3D ;

② Composition uniforme, structure fine et excellentes propriétés mécaniques ;

③ Il est facile d'ajouter des éléments synthétiques pour préparer toutes les matières premières :

④ Il est facile de contrôler la microstructure du matériau.

Dans le processus de moulage par injection de poudre d'alliage de titane, la conception du liant est un lien central, qui joue un rôle important en permettant à la poudre d'alliage de titane d'être injectée en douceur dans un état fluide pendant tout le processus de moulage par injection, et peut maintenir la forme jusqu'à ce que l'étape de pré-frittage après la formation de la billette crue. Cependant, le liant ajouté est également devenu l'une des sources possibles de polluants Z dans l'ensemble du processus de moulage par injection. De plus, une teneur plus élevée en liant réduira la charge de poudre, ce qui entraînera non seulement la dépression du champ de forme du corps vert après le décapage, la déformation, la fissuration et d'autres défauts, mais augmentera également le retrait de frittage, réduisant considérablement la précision de la taille du produit ; Bien que le liant à faible teneur puisse assurer une forte charge en poudre, il est difficile de préparer une charge avec une bonne fluidité et de terminer l'injection sans à-coups. Assurer l'équilibre entre la teneur en liant et la charge de poudre augmente considérablement la difficulté du processus de recherche de liant. donc ça se voit. Bien que le liant ne détermine pas la composition finale en Z des produits frittés, sa sélection et son utilisation affecteront directement les processus de dégraissage, de frittage et autres ultérieurs, affectant ainsi la qualité du produit. Par conséquent, dans les travaux de recherche sur la technologie des alliages de titane de moulage par injection de poudre, l'accent mis sur la technologie des liants est également la clé du problème. Dans cet article, l'état de la recherche de différents systèmes de liants pour le moulage par injection de poudre d'alliage de titane est présenté, et les mesures d'amélioration pour les problèmes existants sont proposées.

Certains d'entre eux sont des produits de moulage par injection de métal en poudre en alliage de titane produits avec précision par zhongwei

(a) Pièces d'application d'ingénierie préparées par German TJet : (b) Pièces biomédicales préparées par German TJet : (c) Vis à os en alliage T-6A-7Nb : (d) Étrier artificiel CP Ti : ( e) montures de lunettes en alliage de titane ; (f) Boîtier de montre Ti-6AI-4V

2, certains progrès de la recherche

Le titane métallique a une activité élevée et est sujet à la carbonisation, à l'ammoniation et à l'oxydation lorsque la température est proche de 400C. Des impuretés telles que le carbure de titane, l'ammoniate de titane et l'oxyde de titane sont générées, ce qui réduit la densité relative du frittage et détériore les propriétés mécaniques des matériaux. Parmi les impuretés telles que le carbone, l'hydrogène, l'oxygène et l'azote, il est généralement plus difficile de contrôler la teneur en oxygène que les autres impuretés. L'influence de la teneur en oxygène (fraction massique) sur les propriétés mécaniques de l'alliage de titane est illustrée sur la figure. Avec l'augmentation de la teneur en oxygène, la résistance de l'alliage de titane augmente, mais la plasticité se détériore considérablement. Par conséquent, les trois points suivants doivent être atteints lors de la sélection du liant pour l'alliage de titane moulé par injection de poudre :

0 Essayez d'assurer une charge de poudre élevée pour améliorer la précision dimensionnelle des produits ;

② Le matériau d'alimentation doit avoir une fluidité suffisante pour garantir que toute la cavité peut être remplie en douceur pendant l'injection ;

③ Les composants du liant utilisés ne réagissent pas avec les matériaux en titane hautement actifs, et il n'y a pas de décomposition et d'élimination résiduelles.

Au stade initial de la recherche, la plupart des liants utilisés dans le moulage par injection d'alliage de titane en poudre suivaient le système de liant d'autres métaux. Avec l'approfondissement de la recherche scientifique, de nouveaux liants tels que les liants hydrosolubles et à base de polyacétal sont apparus. À l'heure actuelle, les systèmes de liant largement utilisés dans le moulage par injection de poudre d'alliages de titane sont des adhésifs à base de cire thermoplastique, des adhésifs à base de plastique et des adhésifs à base d'eau respectueux de l'environnement.

Effet de la teneur en oxygène sur les propriétés mécaniques des alliages de titane

3, Conclusion et perspective

La poursuite de l'expansion du marché des applications de moulage par injection de métal en alliage de titane est confrontée à deux défis. Premièrement, la poudre de titane sphérique avec une technologie de moulage par injection de poudre relativement mature a un coût élevé et ses produits sont difficiles à utiliser à grande échelle dans les domaines 3C et automobile; L'autre est le manque de système de liant adapté au moulage par injection de poudre d'alliage de titane. L'émergence de la poudre de titane déshydrogénée hydrogénée a inauguré l'aube de la réduction des coûts. Comparé à la poudre de titane sphérique, son coût peut être réduit à environ 20 %. Cependant, la plupart des systèmes de liants utilisés dans le moulage par injection de poudre d'alliages de titane sont encore utilisés à partir d'autres métaux, et les caractéristiques des alliages de titane n'ont pas été entièrement prises en compte, de sorte que le processus de recherche et développement était autrefois dans un goulot d'étranglement. Bien que le système de liant en alliage de titane développé indépendamment en Chine ait brisé le blocus technique d'entreprises telles que BASF, sa recherche et son développement en sont encore au stade d'essais et d'erreurs à grande échelle en raison du manque de conseils théoriques systématiques et du processus de la praticité est encore relativement lente. Sur la base de l'état de la recherche du système de liant, l'auteur propose quelques suggestions sur les problèmes existants de l'alliage de titane de moulage par injection de poudre à ce stade pour la référence des chercheurs du même secteur, et de promouvoir conjointement le processus d'industrialisation de l'alliage de titane de moulage par injection de poudre .

(1) Compte tenu de la faible précision dimensionnelle et de la faible plasticité des produits en alliage de titane moulés par injection de poudre de liant à base de cire, la recherche sur le remplacement partiel des composants PW par du PEG peut être encore approfondie. Comparé au PW, le PEG a une meilleure porosité et une température de décomposition plus basse, ce qui est utile pour augmenter la capacité de chargement de l'alimentation et réduire la teneur en impuretés dans la billette dégraissée, améliorant ainsi la précision dimensionnelle et les propriétés mécaniques des produits en alliage de titane.

(2) Compte tenu du problème que le POM, le composant principal du liant à base de plastique, est facile à réagir avec de la poudre de titane déshydrogénée hydrogénée à faible coût et hautement active, tout d'abord, un mélangeur à atmosphère spéciale pour alliage de titane peut être utilisé pour préparer l'alimentation pour isoler l'oxygène et améliorer la stabilité thermique de l'oxygène du POM ; Deuxièmement, dans la recherche et le développement d'un nouveau système de liant à base de plastique. Continuer à optimiser le ratio d'antioxydants pour améliorer la stabilité de l'aliment

(3) Afin de résoudre le problème selon lequel le corps vert est facile à ramollir lorsque le liant à base d'eau est injecté, tout d'abord, des composants d'agent de squelette à faible teneur en oxygène ou même sans oxygène peuvent être ajoutés. Améliorer la force de l'injection verte ; Deuxièmement, nous pouvons continuer à approfondir la recherche du poids moléculaire du PEG sur la formabilité et la rétention de forme des aliments à base d'eau, et sélectionner le poids moléculaire du PEG en fonction de la complexité de la forme des pièces d'injection.