[发明专利]粉末表面处理剂、钛或钛合金粉末注射成形方法及制品

说明书

本发明公开了一种粉末表面处理剂、钛或钛合金粉末注射成形方法及制品。该粉末表面处理剂包括以下原料：聚碳硅烷、氨基硅烷型偶联剂和有机溶剂，聚碳硅烷的浓度为0.003‑0.05g/mL，氨基硅烷型偶联剂的浓度为0.002‑0.01g/mL。该钛或钛合金粉末注射成形方法包括将钛或钛合金粉加入粉末表面处理剂中配制成浆料；将浆料与粘结剂进行混炼后，依次进行制粒、注射成形、脱脂、烧结、冷却后制得钛或钛合金制品。该粉末注射成形方法通过在HDH钛或钛合金粉末表面进行包覆形成有机包覆层，提高材料的力学性能，从而解决了现有技术中采用粉末注射成形技术制备高端钛及钛合金制品时存在的成本高、致密化困难的技术问题。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，具体涉及一种粉末表面处理剂、钛或钛合金粉末注射成形方法及制品。

背景技术

钛及钛合金因具有低密度、高比强度、优异的耐腐蚀性和良好的生物相容性等特点而被广泛应用于航空航天、海洋工程和医用材料等各个领域，其应用水平已经成为衡量一个国家先进技术发展水平的重要指标。然而，目前钛及钛合金的制备主要是通过传统的铸造-压力加工工艺，存在生产效率低、生产成本高、难以制备复杂形状零部件等问题，严重限制了钛及钛合金的工业化应用水平。而针对制备成形问题，粉末注射成形技术具有独特的优势，它可以直接制备出具有或接近最终形状的零部件，避免或减少机加工，大幅度降低制备成本，因此，粉末注射成形技术是批量化制备钛及钛合金应用零部件最为有效的技术手段之一。现阶段利用粉末注射成形技术制备高端钛及钛合金零部件所采用的粉体均为雾化球形粉体，该粉体制备工序较为复杂、得粉率低、制备成本高，限制了材料的应用水平。因此，如何实现低成本制备是目前粉末注射成形钛及钛合金领域发展所面临的核心问题。

氢化脱氢(HDH)钛粉是目前市场普遍使用的原料粉末，其制备工序简单，价格低廉，不到雾化粉末价格的10％。然而由于其形状不规则，比表面积大，使用过程中易在空气中发生钝化而在表面生成TiO₂，致使粉体氧含量大幅度提高，烧结活性急剧降低，导致粉末冶金制件致密化困难，显著恶化了材料的力学性能；同时表面生成的TiO₂易与注射成形粘结剂的组元发生反应，导致注射成形工序难以进行。

综上，为了提升低成本高活性HDH钛及钛合金粉在高端钛制品中的应用，实现高性能钛及钛合金产品制备的低成本化，开发一种钛或钛合金粉的粉末注射成形方法，能够保持HDH钛及钛合金粉末高纯低氧的优势，同时也能够防止粉体与注射成形过程中的粘结剂发生反应是十分必要的。

除了HDH钛或钛合金粉末外，随着性能要求的提升，许多粉末产品要求含氧量越来越低，也需要开发一种适宜的注射成形方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种粉末表面处理剂、钛或钛合金粉末注射成形方法及制品，该粉末注射成形方法通过在HDH钛或钛合金粉末表面进行包覆形成有机包覆层，能够抑制钛或钛合金粉在注射成形过程中氧含量的增加，同时防止粉体与粘结剂发生反应，而且在烧结过程中聚碳硅烷可以在钛基体中原位生成TiC和Ti-Si-C陶瓷颗粒增强相，显著提高材料的力学性能，以解决现有技术中采用粉末注射成形技术制备高端钛及钛合金制品时存在的成本高、致密化困难的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种粉末表面处理剂。

该粉末表面处理剂包括以下原料：有机聚合物、氨基硅烷型偶联剂和有机溶剂，所述有机聚合物为聚碳硅烷，所述有机溶剂为甲苯或二甲苯，所述有机聚合物的浓度为0.003-0.05g/mL，所述氨基硅烷型偶联剂的浓度为0.002-0.01g/mL。

进一步的，所述氨基硅烷型偶联剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷盐酸盐、3-二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷或N,N-二甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷。

进一步的，所述有机聚合物与所述氨基硅烷型偶联剂的质量比为2-13：5-30。