一種環(huán)保型鈦合金及其制備工藝的制作方法
1.本發(fā)明涉及鈦合金的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)保型鈦合金及其制備工藝。
背景技術(shù)：
2.鈦(ti)是一種銀灰金屬，比重4.5，熔點(diǎn)1668℃，金屬鈦質(zhì)輕且具有天然強(qiáng)度，這樣一個(gè)充滿神話彩的金屬在目前國(guó)內(nèi)首飾業(yè)中開(kāi)始運(yùn)用并得到人們的親睞。款型設(shè)計(jì)上，由于鈦的加工技術(shù)要求很高，所以定型常用人工定型或超精密磨削。超精密磨削工藝是一種在普通磨削工藝與精密磨削工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，能夠生產(chǎn)具有高表面光潔度、高成型精度和高表面完整性的零件的一種新興超精密加工工藝。超精密磨削工藝常用于珠寶首飾的加工。
3.在光學(xué)模具的加工過(guò)程中，通常是用精密磨削工藝將模具先加工出大致的形狀，但通常會(huì)出現(xiàn)表面粗糙，光滑度不足，有微裂紋產(chǎn)生使得表面完整性降低；因此一般隨后都會(huì)使用拋光工藝來(lái)進(jìn)一步提升表面光潔度與表面完整性，但整個(gè)拋光過(guò)程耗時(shí)且昂貴。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
4.為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種環(huán)保型鈦合金的制備工藝，采用凝膠成型技術(shù)，適合常溫下的低成本、大尺寸復(fù)雜形狀的鈦及其金屬零部件的快速成形，能實(shí)現(xiàn)低成本、低能耗和高效率地能制備形狀復(fù)雜的珠寶首飾；本發(fā)明的目的之二在于提供一種環(huán)保型鈦合金，具有高強(qiáng)度、高精度和高密度均勻的特點(diǎn)。
5.本發(fā)明的目的之一采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
6.一種環(huán)保型鈦合金的制備工藝，包括以下步驟：
7.1)先在鈦合金粉末中加入瓊脂溶液，混合攪勻，得到瓊脂包覆鈦合金的分散液；
8.3)將溶劑、有機(jī)單體和交聯(lián)劑按比例混合，得到預(yù)混液；
9.4)在瓊脂包覆鈦合金的分散液中加入預(yù)混液，攪拌，再加入引發(fā)劑和催化劑，得到漿料；
10.5)把漿料注入模具中，固化成型后脫模，將脫模后的凝膠濕坯進(jìn)行干燥，得到干燥生坯；
11.6)將干燥生坯脫脂、燒結(jié)，得到環(huán)保型鈦合金。
12.進(jìn)一步，步驟1)中，所述鈦合金粉末的研磨方法為：稱取鈦合金鑄錠先進(jìn)行濕法研磨，在50～60℃下干燥12～24h，然后再進(jìn)行干法研磨，取出粉末后，再加入無(wú)水乙醇混合，沉淀并真空干燥，得到精磨后的鈦合金粉末。
13.再進(jìn)一步，所述鈦合金粉末包括以下按質(zhì)量百分比計(jì)的原料：al5～6％、 cr2～3％、fe1～2％、mn1～2％和v3～4％，余量為ti。
14.進(jìn)一步，步驟1)中，在鈦合金粉末中加入氯化錫，以20～30r/min的轉(zhuǎn)速球磨3～4h，在500～600℃進(jìn)行燒制；氯化錫與所述鈦合金粉末的質(zhì)量比為 (0.1～0.2)：1。
15.再進(jìn)一步，步驟1)中，所述瓊脂溶液的加入量占所述鈦合金粉末的總質(zhì)量的2～
5％；所述瓊脂溶液的質(zhì)量濃度為20～30％，瓊脂溶液在35-40℃會(huì)固化形成凝膠，所以需要將瓊脂溶液限定在70～80℃，以保證形成瓊脂包覆鈦合金的分散液。
16.進(jìn)一步，所述溶劑為甲苯，所述有機(jī)單體為甲基丙烯酸羥乙基；所述交聯(lián)劑為n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺；所述引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酰，所述催化劑為 n,n,n',n'-四甲基二胺。
17.再進(jìn)一步，所述有機(jī)單體與所述交聯(lián)劑的體積比為(20～23)：1；所述有機(jī)單體與所述溶劑的體積比為(0.8～1)：1；所述鈦合金粉末占所述預(yù)混液總質(zhì)量的10～30％；所述引發(fā)劑占所述有機(jī)單體總質(zhì)量的0.2～0.7％；所述催化劑占所述預(yù)混液總質(zhì)量的5～10％。
18.進(jìn)一步，步驟4)中，把漿料注入模具中，在30～40℃下固化成型后脫模，將脫模后的凝膠濕坯在40～50℃干燥12～24h，得到干燥生坯。
19.再進(jìn)一步，步驟5)中，在1000～1100℃和氬氣下進(jìn)行燒結(jié)1～2h。
20.本發(fā)明的目的之二采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
21.一種環(huán)保型鈦合金，所述環(huán)保型鈦合金由上述的環(huán)保型鈦合金的制備工藝制備而成。
22.相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：
23.(1)本發(fā)明的環(huán)保型鈦合金的制備方法是先將鈦合金制成粉末后，再添加瓊脂溶液，得到瓊脂包覆鈦合金的分散液。瓊脂將鈦合金粉末包裹在內(nèi)，能有效提高后續(xù)坯體的強(qiáng)度和避免鈦合金被氧化，減少后續(xù)凝膠反應(yīng)注模過(guò)程中碳、氧等雜質(zhì)元素的殘留。再將溶劑、有機(jī)單體、交聯(lián)劑制成預(yù)混液，在瓊脂包覆鈦合金的分散液中加入預(yù)混液，攪拌，得到黏度低、流動(dòng)性好的漿料，加入引發(fā)劑和催化劑后，控制反應(yīng)條件，形成三維凝膠網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)干燥后得到成分均勻的凝膠生坯，最后再進(jìn)行脫脂、燒結(jié)直接制備出復(fù)雜形狀的零部件，從而實(shí)現(xiàn)低成本、低能耗和高效率地能制備形狀復(fù)雜的珠寶首飾。
24.(2)本發(fā)明的制備工藝中，鈦合金鑄錠經(jīng)過(guò)粗磨得到粗粉后，先進(jìn)行濕法研磨，再進(jìn)行干法研磨，然后再加入無(wú)水乙醇與干法研磨后的粉末進(jìn)行混合，沉淀并干燥后，得到精磨后的鈦合金粉末，精磨處理能使得粉末單顆粒內(nèi)元素混合均勻和適度變形儲(chǔ)能。
25.(3)本發(fā)明的鈦合金的金屬組成為：al5～6％、cr2～3％、fe1～2％、mn1～2％和v3～4％，余量為ti。本發(fā)明在傳統(tǒng)鈦合金的基礎(chǔ)上加入了mn和v等強(qiáng)化金屬，提高了鈦合金的強(qiáng)度和抗氧性。
26.(4)本發(fā)明為了避免鈦合金粉末在凝膠注模過(guò)程中被氧化，所以在步驟1) 中精磨后的鈦合金粉末中加入氯化錫，將氯化錫與鈦合金粉末采用球磨的方式混合均勻，使得錫元素均勻地附著在鈦合金粉末表面，然后進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)過(guò)程中，鈦合金粉末表面的鈍化層起到脫氧控碳作用，有效隔絕了鈦合金粉末與后續(xù)凝膠發(fā)泡過(guò)程中的凝膠體系的相互作用，隔離控氧的同時(shí)進(jìn)一步氯化脫氧，形成氣態(tài)ticl
x
oy、con物質(zhì)從體系中逸出。同時(shí)，體系中的sn元素可以起到促進(jìn)燒結(jié)、細(xì)化晶粒的作用。
具體實(shí)施方式
27.下面，結(jié)合具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述，需要說(shuō)明的是，在不相沖突的前提下，以下描述的各實(shí)施例之間或各技術(shù)特征之間可以任意組合形成新的實(shí)施例。
28.實(shí)施例1
29.一種環(huán)保型鈦合金的制備工藝，包括以下步驟：
30.1)先將鈦合金鑄錠進(jìn)行粗磨和精磨，得到鈦合金粉末；其中，所述鈦合金粉末包括以下按質(zhì)量百分比計(jì)的原料：al5.2％、cr2.6％、fe1.1％、mn1.4％和 v3.5％，余量為ti。
31.精磨的方法為：稱取粗磨后的鈦合金粉末進(jìn)行濕法研磨，在55℃下干燥18h，然后再進(jìn)行干法研磨，取出粉末后，再加入無(wú)水乙醇混合，沉淀并真空干燥，得到精磨后的鈦合金粉末，粒徑為100～150μm。將精磨后的鈦合金粉末中加入氯化錫，以25r/min的轉(zhuǎn)速球磨3h，在560℃進(jìn)行燒制；氯化錫與所述鈦合金粉末的質(zhì)量比為0.15：1。
32.2)先在步驟1)中精磨后的鈦合金粉末中加入瓊脂溶液，混合攪勻，得到瓊脂包覆鈦合金的分散液；所述瓊脂溶液的加入量占所述鈦合金粉末的總質(zhì)量的3％；所述瓊脂溶液的質(zhì)量濃度為25％，所述瓊脂溶液的溫度為75℃。
33.3)將溶劑、有機(jī)單體和交聯(lián)劑按比例混合，得到預(yù)混液；所述溶劑為甲苯，所述有機(jī)單體為甲基丙烯酸羥乙基；所述交聯(lián)劑為n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺；所述有機(jī)單體與所述交聯(lián)劑的體積比為22：1；所述有機(jī)單體與所述溶劑的體積比為0.85：1；所述鈦合金粉末占所述預(yù)混液總質(zhì)量的23％；
34.4)在瓊脂包覆鈦合金的分散液中加入預(yù)混液，攪拌，再加入引發(fā)劑和催化劑，得到漿料；所述引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酰，所述催化劑為n,n,n',n'-四甲基二胺；所述引發(fā)劑占所述有機(jī)單體總質(zhì)量的0.5％；所述催化劑占所述預(yù)混液總質(zhì)量的7％。
35.5)把漿料注入模具中，在30～40℃下固化成型后脫模，將脫模后的凝膠濕坯在45℃干燥18h，得到干燥生坯；
36.6)將干燥生坯脫脂后，在1050℃和氬氣下進(jìn)行燒結(jié)1.5h燒結(jié)，得到環(huán)保型鈦合金。
37.實(shí)施例2
38.一種環(huán)保型鈦合金的制備工藝，包括以下步驟：
39.1)先將鈦合金鑄錠進(jìn)行粗磨和精磨，得到鈦合金粉末；其中，所述鈦合金粉末包括以下按質(zhì)量百分比計(jì)的原料：al5％、cr2％、fe1％、mn1％和v3％，余量為ti。
40.精磨的方法為：稱取粗磨后的鈦合金粉末進(jìn)行濕法研磨，在50℃下干燥24h，然后再進(jìn)行干法研磨，取出粉末后，再加入無(wú)水乙醇混合，沉淀并真空干燥，得到精磨后的鈦合金粉末，粒徑為100～150μm。將精磨后的鈦合金粉末中加入氯化錫，以20r/min的轉(zhuǎn)速球磨4h，在500℃進(jìn)行燒制；氯化錫與所述鈦合金粉末的質(zhì)量比為0.1：1。
41.2)先在步驟1)中精磨后的鈦合金粉末中加入瓊脂溶液，混合攪勻，得到瓊脂包覆鈦合金的分散液；所述瓊脂溶液的加入量占所述鈦合金粉末的總質(zhì)量的2％；所述瓊脂溶液的質(zhì)量濃度為20％，所述瓊脂溶液的溫度為70℃。
42.3)將溶劑、有機(jī)單體和交聯(lián)劑按比例混合，得到預(yù)混液；所述溶劑為甲苯，所述有機(jī)單體為甲基丙烯酸羥乙基；所述交聯(lián)劑為n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺；所述有機(jī)單體與所述交聯(lián)劑的體積比為20：1；所述有機(jī)單體與所述溶劑的體積比為0.8：1；所述鈦合金粉末占所述預(yù)混液總質(zhì)量的10％；
43.4)在瓊脂包覆鈦合金的分散液中加入預(yù)混液，攪拌，再加入引發(fā)劑和催化劑，得到漿料；所述引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酰，所述催化劑為n,n,n',n'-四甲基二胺；所述引發(fā)劑占所述有機(jī)單體總質(zhì)量的0.2％；所述催化劑占所述預(yù)混液總質(zhì)量的5％。
44.5)把漿料注入模具中，在30℃下固化成型后脫模，將脫模后的凝膠濕坯在40℃干
燥24h，得到干燥生坯；
45.6)將干燥生坯脫脂后，在1000℃和氬氣下進(jìn)行燒結(jié)2h燒結(jié)，得到環(huán)保型鈦合金。
46.實(shí)施例3
47.一種環(huán)保型鈦合金的制備工藝，包括以下步驟：
48.1)先將鈦合金鑄錠進(jìn)行粗磨和精磨，得到鈦合金粉末；其中，所述鈦合金粉末包括以下按質(zhì)量百分比計(jì)的原料：al6％、cr3％、fe2％、mn2％和v4％，余量為ti。
49.精磨的方法為：稱取粗磨后的鈦合金粉末進(jìn)行濕法研磨，在60℃下干燥12h，然后再進(jìn)行干法研磨，取出粉末后，再加入無(wú)水乙醇混合，沉淀并真空干燥，得到精磨后的鈦合金粉末，粒徑為100～150μm。將精磨后的鈦合金粉末中加入氯化錫，以30r/min的轉(zhuǎn)速球磨3h，在600℃進(jìn)行燒制；氯化錫與所述鈦合金粉末的質(zhì)量比為0.2：1。
50.2)先在步驟1)中精磨后的鈦合金粉末中加入瓊脂溶液，混合攪勻，得到瓊脂包覆鈦合金的分散液；所述瓊脂溶液的加入量占所述鈦合金粉末的總質(zhì)量的5％；所述瓊脂溶液的質(zhì)量濃度為30％；所述瓊脂溶液的溫度為80℃。
51.3)將溶劑、有機(jī)單體和交聯(lián)劑按比例混合，得到預(yù)混液；所述溶劑為甲苯，所述有機(jī)單體為甲基丙烯酸羥乙基；所述交聯(lián)劑為n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺；所述有機(jī)單體與所述交聯(lián)劑的體積比為23：1；所述有機(jī)單體與所述溶劑的體積比為1：1；所述鈦合金粉末占所述預(yù)混液總質(zhì)量的30％；
52.4)在瓊脂包覆鈦合金的分散液中加入預(yù)混液，攪拌，再加入引發(fā)劑和催化劑，得到漿料；所述引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酰，所述催化劑為n,n,n',n'-四甲基二胺；所述引發(fā)劑占所述有機(jī)單體總質(zhì)量的0.7％；所述催化劑占所述預(yù)混液總質(zhì)量的10％。
53.5)把漿料注入模具中，在40℃下固化成型后脫模，將脫模后的凝膠濕坯在50℃干燥12h，得到干燥生坯；
54.6)將干燥生坯脫脂后，在1100℃和氬氣下進(jìn)行燒結(jié)1h燒結(jié)，得到環(huán)保型鈦合金。
55.實(shí)施例4
56.一種環(huán)保型鈦合金的制備工藝，包括以下步驟：
57.1)先將鈦合金鑄錠進(jìn)行粗磨和精磨，得到鈦合金粉末；其中，所述鈦合金粉末包括以下按質(zhì)量百分比計(jì)的原料：al5.4％、cr2.1％、fe1.3％、mn1.5％和 v3.3％，余量為ti。
58.精磨的方法為：稱取粗磨后的鈦合金粉末進(jìn)行濕法研磨，在55℃下干燥24h，然后再進(jìn)行干法研磨，取出粉末后，再加入無(wú)水乙醇混合，沉淀并真空干燥，得到精磨后的鈦合金粉末，粒徑為100～150μm。將精磨后的鈦合金粉末中加入氯化錫，以25r/min的轉(zhuǎn)速球磨3.5h，在520℃進(jìn)行燒制；氯化錫與所述鈦合金粉末的質(zhì)量比為0.11：1。
59.2)先在步驟1)中精磨后的鈦合金粉末中加入瓊脂溶液，混合攪勻，得到瓊脂包覆鈦合金的分散液；所述瓊脂溶液的加入量占所述鈦合金粉末的總質(zhì)量的3％；所述瓊脂溶液的質(zhì)量濃度為21％，所述瓊脂溶液的溫度為75℃。
60.3)將溶劑、有機(jī)單體和交聯(lián)劑按比例混合，得到預(yù)混液；所述溶劑為甲苯，所述有機(jī)單體為甲基丙烯酸羥乙基；所述交聯(lián)劑為n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺；所述有機(jī)單體與所述交聯(lián)劑的體積比為21：1；所述有機(jī)單體與所述溶劑的體積比為0.9：1；所述鈦合金粉末占所述預(yù)混液總質(zhì)量的18％；
61.4)在瓊脂包覆鈦合金的分散液中加入預(yù)混液，攪拌，再加入引發(fā)劑和催化劑，得到
漿料；所述引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酰，所述催化劑為n,n,n',n'-四甲基二胺；所述引發(fā)劑占所述有機(jī)單體總質(zhì)量的0.5％；所述催化劑占所述預(yù)混液總質(zhì)量的7％。
62.5)把漿料注入模具中，在35℃下固化成型后脫模，將脫模后的凝膠濕坯在45℃干燥18h，得到干燥生坯；
63.6)將干燥生坯脫脂后，在1080℃和氬氣下進(jìn)行燒結(jié)1.5h燒結(jié)，得到環(huán)保型鈦合金。
64.實(shí)施例5
65.一種環(huán)保型鈦合金的制備工藝，包括以下步驟：
66.1)先將鈦合金鑄錠進(jìn)行粗磨和精磨，得到鈦合金粉末；其中，所述鈦合金粉末包括以下按質(zhì)量百分比計(jì)的原料：al5.2％、cr2％、fe1.5％、mn1.5％和v3.5％，余量為ti。
67.精磨的方法為：稱取粗磨后的鈦合金粉末進(jìn)行濕法研磨，在60℃下干燥24h，然后再進(jìn)行干法研磨，取出粉末后，再加入無(wú)水乙醇混合，沉淀并真空干燥，得到精磨后的鈦合金粉末，粒徑為100～150μm。將精磨后的鈦合金粉末中加入氯化錫，以30r/min的轉(zhuǎn)速球磨3h，在600℃進(jìn)行燒制；氯化錫與所述鈦合金粉末的質(zhì)量比為0.15：1。
68.2)先在步驟1)中精磨后的鈦合金粉末中加入瓊脂溶液，混合攪勻，得到瓊脂包覆鈦合金的分散液；所述瓊脂溶液的加入量占所述鈦合金粉末的總質(zhì)量的4％；所述瓊脂溶液的質(zhì)量濃度為23％，所述瓊脂溶液的溫度為75℃。
69.3)將溶劑、有機(jī)單體和交聯(lián)劑按比例混合，得到預(yù)混液；所述溶劑為甲苯，所述有機(jī)單體為甲基丙烯酸羥乙基；所述交聯(lián)劑為n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺；所述有機(jī)單體與所述交聯(lián)劑的體積比為22：1；所述有機(jī)單體與所述溶劑的體積比為0.95：1；所述鈦合金粉末占所述預(yù)混液總質(zhì)量的23％；
70.4)在瓊脂包覆鈦合金的分散液中加入預(yù)混液，攪拌，再加入引發(fā)劑和催化劑，得到漿料；所述引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酰，所述催化劑為n,n,n',n'-四甲基二胺；所述引發(fā)劑占所述有機(jī)單體總質(zhì)量的0.6％；所述催化劑占所述預(yù)混液總質(zhì)量的9％。
71.5)把漿料注入模具中，在30℃下固化成型后脫模，將脫模后的凝膠濕坯在45℃干燥24h，得到干燥生坯；
72.6)將干燥生坯脫脂后，在1060℃和氬氣下進(jìn)行燒結(jié)1h燒結(jié)，得到環(huán)保型鈦合金。
73.對(duì)比例1
74.對(duì)比例1與實(shí)施例1的不同之處在于：對(duì)比例1不經(jīng)過(guò)精磨步驟，粒徑為 1～2mm。其余步驟與實(shí)施例1相同。
75.對(duì)比例2
76.對(duì)比例2與實(shí)施例1的不同之處在于：對(duì)比例2在精磨后不經(jīng)過(guò)氯化錫處理。
77.對(duì)比例3
78.對(duì)比例3與實(shí)施例1的不同之處在于：對(duì)比例3的鈦合金粉末不加入瓊脂處理。
79.對(duì)比例4
80.對(duì)比例4與實(shí)施例1的不同之處在于：對(duì)比例4的鈦合金產(chǎn)品是由3d打印技術(shù)制備而成。鈦合金的配方與實(shí)施例1相同。
81.性能測(cè)試
82.一、各組鈦合金的密度測(cè)試
83.取實(shí)施例1～5和對(duì)比例1～4的產(chǎn)品采用阿基米德排水法測(cè)定各組的密度，具體方
法為：在試樣表面均勻涂抹薄薄的一層凡士林，以阻止水浸入試樣內(nèi)部，確保密度測(cè)量值的準(zhǔn)確，其計(jì)算公式為：ρ＝[m0/(m
1-m2)]
×
ρw；ρ為樣品的實(shí)際密度(g/cm3)；m0為空氣中樣品的質(zhì)量(g)；m1為涂抹凡士林后樣品在空氣中的質(zhì)量(g)；m2為涂抹凡士林的樣品懸掛在水中的質(zhì)量(g)；ρw為水的密度，取1.0g/cm3。
[0084]
二、各組鈦合金的氧、氮和碳含量分析測(cè)試
[0085]
氧和氮含量使用氧氮?dú)浞治鰞x，其原理將鈦塊和粉末放入鎳籃中，在石墨坩堝和氦氣氣氛中經(jīng)過(guò)脈沖加熱，將樣品熔融后通過(guò)紅外吸收法測(cè)試樣品內(nèi)的氧含量。碳含量是通過(guò)高頻燃燒和紅外吸收法使用碳硫分析設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。
[0086]
三、各組鈦合金的力學(xué)性能測(cè)試
[0087]
靜態(tài)力學(xué)拉伸試驗(yàn)根據(jù)astm-e08標(biāo)準(zhǔn)在wdw-200d微機(jī)控制電子式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，試驗(yàn)機(jī)與引伸計(jì)按照國(guó)標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定。利用線切割從矩形凝膠注模燒結(jié)金屬塊中按照國(guó)標(biāo)m6拉伸試樣尺寸進(jìn)行取樣，測(cè)試實(shí)施例1～5和對(duì)比例1～4產(chǎn)品的室溫拉伸性能。每種試樣取3根拉伸平行樣，最終結(jié)果求取平均值。具體如表1。
[0088]
表1各組金屬的性能
[0089]
[0090][0091]
由表1可知，實(shí)施例1～5與對(duì)比例1～3相比，具有良好的力學(xué)的性能，而且有效控制了碳和氧元素的殘留。對(duì)比例1沒(méi)有經(jīng)過(guò)精磨操作，鈦合金粉末粒徑為1～2mm，鈦合金粉末粒徑過(guò)大使得難以與氯化錫的混合均勻，影響產(chǎn)品的性能。對(duì)比例2在精磨后不經(jīng)過(guò)氯化錫處理，鈦合金粉末在后續(xù)凝膠注模過(guò)程中與凝膠體系相互作用，使得氧碳含量提高，降低產(chǎn)品的力學(xué)性能。對(duì)比例3 的鈦合金粉末不加入瓊脂包裹處理，由于鈦合金粉末具有較高的表面活性，會(huì)與凝膠體系進(jìn)行反應(yīng)，從而引起凝膠注模過(guò)程中碳、氧等雜質(zhì)元素的殘留。對(duì)比例4是與實(shí)施例1同配方但是不同制備方法的產(chǎn)品，對(duì)比例4是由3d打印技術(shù)制備而成，由于不加入凝膠成分，所以氧碳?xì)埩袅棵黠@低于實(shí)施例1～5，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)可知，對(duì)比例4的力學(xué)性能低于實(shí)施例1～5，而且3d打印技術(shù)成本較高。本發(fā)明的制備方法能有效避免鈦合金粉末在凝膠注模過(guò)程中被氧化，從而實(shí)現(xiàn)在常溫下低成本、低能耗和高效率地能制備形狀復(fù)雜的珠寶首飾。
[0092]
上述實(shí)施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，不能以此來(lái)限定本發(fā)明保護(hù)的范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上所做的任何非實(shí)質(zhì)性的變化及替換均屬于本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍。
技術(shù)特征：
1.一種環(huán)保型鈦合金的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：1)先在鈦合金粉末中加入瓊脂溶液，混合攪勻，得到瓊脂包覆鈦合金的分散液；2)將溶劑、有機(jī)單體和交聯(lián)劑混合，得到預(yù)混液；3)在瓊脂包覆鈦合金的分散液中加入預(yù)混液，攪拌，再加入引發(fā)劑和催化劑，得到漿料；4)把漿料注入模具中，固化成型后脫模，將脫模后的凝膠濕坯進(jìn)行干燥，得到干燥生坯；5)將干燥生坯脫脂、燒結(jié)，得到環(huán)保型鈦合金。2.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保型鈦合金的制備工藝，其特征在于，步驟1)中，鈦合金粉末的研磨步驟為：稱取鈦合金鑄錠進(jìn)行濕法研磨，在50～60℃下干燥12～24h，然后再進(jìn)行干法研磨，取出粉末后，再加入無(wú)水乙醇混合，沉淀并真空干燥，得到鈦合金粉末。3.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保型鈦合金的制備工藝，其特征在于，所述鈦合金粉末包括以下按質(zhì)量百分比計(jì)的原料：al5～6％、cr2～3％、fe1～2％、mn1～2％和v3～4％，余量為ti。4.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保型鈦合金的制備工藝，其特征在于，步驟1)中，在鈦合金粉末中加入氯化錫，以20～30r/min的轉(zhuǎn)速球磨3～4h，在500～600℃進(jìn)行燒制；氯化錫與所述鈦合金粉末的質(zhì)量比為(0.1～0.2)：1。5.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保型鈦合金的制備工藝，其特征在于，步驟1)中，所述瓊脂溶液的加入量占所述鈦合金粉末的總質(zhì)量的2～5％；所述瓊脂溶液的質(zhì)量濃度為20～30％，所述瓊脂溶液的溫度為70～80℃。6.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保型鈦合金的制備工藝，其特征在于，所述溶劑為甲苯，所述有機(jī)單體為甲基丙烯酸羥乙基；所述交聯(lián)劑為n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺；所述引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酰，所述催化劑為n,n,n',n'-四甲基二胺。7.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保型鈦合金的制備工藝，其特征在于，所述有機(jī)單體與所述交聯(lián)劑的體積比為(20～23)：1；所述有機(jī)單體與所述溶劑的體積比為(0.8～1)：1；所述鈦合金粉末占所述預(yù)混液總質(zhì)量的10～30％；所述引發(fā)劑占所述有機(jī)單體總質(zhì)量的0.2～0.7％；所述催化劑占所述預(yù)混液總質(zhì)量的5～10％。8.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保型鈦合金的制備工藝，其特征在于，步驟4)中，把漿料注入模具中，在30～40℃下固化成型后進(jìn)行脫模，將脫模后的凝膠濕坯在40～50℃干燥12～24h，得到干燥生坯。9.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保型鈦合金的制備工藝，其特征在于，步驟5)中，在1000～1100℃和氬氣下進(jìn)行燒結(jié)1～2h。10.一種環(huán)保型鈦合金，其特征在于，所述環(huán)保型鈦合金由權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述的環(huán)保型鈦合金的制備工藝制備而成。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種環(huán)保型鈦合金及其制備工藝，該制備方法是先將鈦合金制成粉末后，再添加瓊脂，得到瓊脂包覆鈦合金的分散液。瓊脂將鈦合金粉末包裹在內(nèi)，能有效提高后續(xù)坯體的強(qiáng)度和避免鈦合金被氧化，減少后續(xù)凝膠反應(yīng)注模過(guò)程中碳、氧等雜質(zhì)元素的殘留。再將溶劑、有機(jī)單體、交聯(lián)劑制成預(yù)混液，在瓊脂包覆鈦合金的分散液中加入預(yù)混液，攪拌，得到黏度低、流動(dòng)性好的漿料，加入引發(fā)劑和催化劑后，控制反應(yīng)條件，形成三維凝膠網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)干燥后得到成分均勻的凝膠生坯，最后再進(jìn)行脫脂、燒結(jié)直接制備出復(fù)雜形狀的零部件，從而實(shí)現(xiàn)低成本、低能耗和高效率地能制備形狀復(fù)雜的珠寶首飾。和高效率地能制備形狀復(fù)雜的珠寶首飾。
