应用于折叠屏的轻量化MIM钛合金制备工艺的制作方法

本发明涉及钛合金制备工艺，具体为应用于折叠屏的轻量化mim钛合金制备工艺。

背景技术：

1、mim钛合金是指金属注射成形技术制造的钛合金，结合了传统粉末冶金和塑料注射成型的优点，以较低成本大批量生产复杂结构、高维度、高精度钛合金零部件。

2、钛及钛合金因其高比强度、高耐腐蚀性和优异的生物相容性等特点而被航空航天、医疗器械、电子产品广泛应用，但由于其使用传统机械加工方法加工时，效率低、浪费大、性能差而受到一定限制；金属注射成形技术(mim)是一种新型成形技术，能够以较低成本大批量生产复杂结构、高维度、高精度钛合金零部件，被认为是制备钛及钛合金的理想加工工艺。

3、而在现有技术中的折叠手机铰链，力学性能要求较高，需要保证足够的强度和耐疲劳性，现有技术中的在生产折叠手机铰链时，可以利用mim金属注射成形技术，也可以采用cnc机床加工的方式进行零件的生产，cnc机床加工的方式成熟应用范围广已经有成熟的技术方法，但现有技术中缺少一种适用、生产用于折叠屏的轻量化mim钛合金制备工艺以及相应的配方。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供应用于折叠屏的轻量化mim钛合金制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：应用于折叠屏的轻量化mim钛合金制备工艺，包括以下步骤：第一步、混料：将钛粉、铝粉、钒粉、铁粉和碳粉、按照相应的比例份数放入三维高效混料机内的混料瓶中，混料时，充入氩气来保护钛粉防止氧化，在三维高效混料机上混料1小时，以获得精细的金属粉末原料，随后将精细金属粉末和石蜡粘结剂、热塑性塑料按照精确比例进行混合，混合时加热到一定的温度使粘结剂熔化，直到金属粉末颗粒均匀地涂上粘结剂冷却后，形成颗粒状(称为原料)；第二步、注射：将颗粒原料放入螺杆注塑机中，利用入螺杆注塑机将原料融化，并向模具内部挤入，(与注塑模具原理相同)，最终原料在高压下熔化注入模腔，通过注射成型得到生坯；第三步、脱脂：混料后的混合粉末需要进行脱脂处理，以去除其中的残留粘结剂；第四步、烧结：经过脱脂处理的棕坯被放进高温、高压控制的熔炉中，进行烧结处理。棕坯在气体的保护下被缓慢加热，以去除残留的的粘合剂。

3、优选的，所述第一步骤中钛粉、铝粉、钒粉、铁粉和碳粉的比例份数为钛粉88-90份、铝粉5.5-6.5份、钒粉3.5-4.5份、铁粉0.1-0.3份、碳粉0.1-0.2份；

4、其中铝粉主要起脱氧剂的作用，以降低钛合金的氧含量，提高钛合金的纯度；同时铝粉还可以增强钛合金的耐腐蚀性和抗氧化性等性能；

5、其中钒粉可以作为合金元素加入到钛合金中；钒在钛合金中可以起到细化晶粒、提高强度和延展性的作用；

6、其中铁粉的作用主要是作为除氧剂和合金剂；铁粉可以与钛合金中的氧元素发生反应，生成固态的氧化亚铁，从而将氧从钛合金中除去，提高钛合金的纯度；同时，铁粉还可以作为合金剂，与钛合金中的其他元素发生反应，生成钛铁合金，进一步增强钛合金的力学性能；

7、其中碳粉的作用主要是作为合金剂和增强剂；碳粉可以与钛合金反应，生成钛碳合金，进一步增强钛合金的力学性能；同时，碳粉还可以起到增强钛合金耐磨性的作用；综上利用本工艺的配方部分，可以生产出强度高、延展性强、耐磨性强、耐腐蚀性和抗氧化性强的钛合金，从而可以适用于折叠手机的铰链部分进行使用。

8、优选的，所述第一步骤中精细金属粉末、石蜡粘结剂、热塑性塑料比亏为8:1:1。

9、优选的，所述第一步骤中，在进行混料时应当再加入氧化锆球磨球，球料比采用1:1.5，其目的在于氧化锆球磨球在混合过程中可以帮助打破多种金属粉末颗粒之间的团聚现象，促进粉末的分散和混合；从而可以使得混料比例更加均匀，以提高后续的生产产品质量。

10、优选的，所述第三步骤中：进行脱脂时，可以采用以下方法：

11、1.溶剂萃取法：将第二步骤中的成型原料置于一直空容器内，将其加热到粘结剂的流动温度或高于这个温度，然后将溶剂以气态形式缓慢地加入成形坏所在的容器内；气态溶剂进入成形坯溶解粘结剂，溶解到一定程度，粘结剂的溶剂溶液会从成形坏中渗出；通过这种气态溶剂可以脱除大部分的粘结剂而不会产生裂纹或断裂现象；将已脱除了大部分粘结剂的成形坯再浸入液态溶剂中除去剩余的部分粘结剂；由于已经通过气态溶剂脱脂形成的孔隙能道，第二次浸入式溶剂脱脂速度很快，且不会产生裂纹和缺陷；然后将成形坯预热以除去残留的部分粘结剂和部分溶剂；

12、2.热脱脂法：将第二步骤中的成型原料加热到一定温度，使粘结剂燃烧或升华，从而去除粘结剂；热脱脂法通常需要较高的温度和较长的加热时间，适用于对热稳定性要求不高的材料；

13、3.虹吸脱脂法：将第二步骤中的成型原料置于虹吸料上，缓慢升温至200℃保温3h以脱除大部分粘结剂，然后再将成形坯放入炉中于一个大气压的氢气氛中以约3℃/min的速率升至约800℃进行进一步脱脂和预烧结，整个脱脂过程约10h左右。

14、优选的，所述第四步骤中烧结时将脱脂后原料放入高温、高压控制的熔炉中；缓慢加热至一定温度，通常低于钛合金的熔点，以防止钛合金在烧结过程中发生氧化等反应；保持一定时间，使粘结剂完全燃烧或升华，同时使钛合金颗粒之间发生冶金结合，形成致密的金属结构；烧结完成后，冷却至室温，得到最终的mim钛合金成品。

15、优选的，所述第四步骤中，为了保护钛合金在烧结过程中不被氧化，需要采用气体保护措施；常用的气体保护剂包括氩气、氮气等，它们可以有效地隔绝氧气，防止钛合金被氧化。

16、优选的，所述烧结温度控制在1350℃-1450℃，烧结时间控制在5个小时内，以使得粘结剂充分燃烧或升华。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、1、本发明公开了新配方以及新的加工工艺方法，将钛粉、铝粉、钒粉、铁粉和碳粉、按照相应的比例份数混合，由于混合金属粉末较多，本工艺在混料时在进行混料时应当再加入氧化锆球磨球，球料比采用1:1.5，从而可以使得混料比例更加均匀，以提高后续的生产产品质量，以生产强度高、轻量化耐磨的铰链零件；而又公开了多种适合本配发的脱脂工艺：以及合适的烧结温度；

19、从而可以生产出强度高、延展性强、耐磨性强、耐腐蚀性和抗氧化性强的钛合金，从而可以适用于折叠手机的铰链部分进行使用。

技术特征：

1.一种应用于折叠屏的轻量化mim钛合金制备工艺，包括以下步骤，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的应用于折叠屏的轻量化mim钛合金制备工艺，其特征在于：所述第一步骤中钛粉、铝粉、钒粉、铁粉和碳粉的比例份数为钛粉88-90份、铝粉5.5-6.5份、钒粉3.5-4.5份、铁粉0.1-0.3份、碳粉0.1-0.2份。

3.根据权利要求1所述的应用于折叠屏的轻量化mim钛合金制备工艺，其特征在于：所述第一步骤中精细金属粉末、石蜡粘结剂、热塑性塑料比亏为8:1:1。

4.根据权利要求1所述的应用于折叠屏的轻量化mim钛合金制备工艺，其特征在于：所述第一步骤中，在进行混料时应当再加入氧化锆球磨球，球料比采用1:1.5，其目的在于氧化锆球磨球在混合过程中可以帮助打破金属粉末颗粒之间的团聚现象，促进粉末的分散和混合；从而可以使得混料比例更加均匀，以提高后续的生产产品质量。

5.根据权利要求1所述的应用于折叠屏的轻量化mim钛合金制备工艺，其特征在于：所述第三步骤中：进行脱脂时，可以采用以下方法：溶剂萃取法；热脱脂法；虹吸脱脂法。

6.根据权利要求1所述的应用于折叠屏的轻量化mim钛合金制备工艺，其特征在于：所述第四步骤中烧结时将脱脂后原料放入高温、高压控制的熔炉中；缓慢加热至一定温度，通常低于钛合金的熔点，以防止钛合金在烧结过程中发生氧化等反应；保持一定时间，使粘结剂完全燃烧或升华，同时使钛合金颗粒之间发生冶金结合，形成致密的金属结构；烧结完成后，冷却至室温，得到最终的mim钛合金成品。

7.根据权利要求1所述的应用于折叠屏的轻量化mim钛合金制备工艺，其特征在于：所述第四步骤中，为了保护钛合金在烧结过程中不被氧化，需要采用气体保护措施；常用的气体保护剂包括氩气、氮气等，它们可以有效地隔绝氧气，防止钛合金被氧化。

8.根据权利要求6所述的应用于折叠屏的轻量化mim钛合金制备工艺，其特征在于：所述烧结温度控制在1350℃-1450℃，烧结时间控制在5个小时内，以使得粘结剂充分燃烧或升华。

技术总结本发明公开了应用于折叠屏的轻量化MIM钛合金制备工艺，包括以下步骤：第一步、混料：将钛粉、铝粉、钒粉、铁粉和碳粉、按照相应的比例份数放入三维高效混料机内的混料瓶中，混料时，充入氩气来保护钛粉防止氧化，在三维高效混料机上混料1小时，以获得精细的金属粉末原料，随后将精细金属粉末和石蜡粘结剂、热塑性塑料按照精确比例进行混合，混合时加热到一定的温度使粘结剂熔化，直到金属粉末颗粒均匀地涂上粘结剂冷却后，形成颗粒状(称为原料)；第二步、注射；第三步、脱脂；第四步、烧结。本发明使用效果好，公开了新配方以及新的加工工艺方法，以生产强度高、轻量化耐磨的铰链零件，使的本工艺适用于手机折叠屏铰链生产工作。技术研发人员：王战华,于元明受保护的技术使用者：深圳艾利佳材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13