[發明專利]一種鈦粉及其約束鈍化控氧方法

在審

• 申請號: 202210443012.6
• 申請日: 2022-04-26
• 公開（公告）號: CN115026279A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 路新
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B22F1/145
• 分類號: B22F1/145;B22F1/00
• 代理公司: 北京市盈科律師事務所 11344
• 代理人: 楊曉雷

一種鈦粉及其約束鈍化控氧方法，該鈦粉采用約束鈍化控氧方法制備，包括如下步驟：原料準備，以未曝空鈍化的鈦粉粉末為原料；將所述鈦粉粉末裝入旋轉罐中，抽真空至設定真空度，隨后充入低溫氬氣達到設定的氣壓和溫度后，再充入氧氣；以及啟動旋轉罐使所述鈦粉粉末均勻鈍化設定時間，并通過控制鈦粉鈍化過程的溫度、氧分壓和總壓力，改變鈍化膜中成分和厚度，獲得低氧含量的鈦粉。本發明可以與多種制粉工藝聯合使用，實現制備低氧含量的鈦粉，鈦粉粉末曝空前提前在粉末表面形成鈍化膜，通過控制氧分壓和溫度，控制鈍化膜中的氧含量和厚度，能夠大幅降低鈦粉制備過程中的工藝難度，顯著降低鈦粉生產成本，提升鈦制品的質量。

技術領域

本發明涉及粉末冶金技術，特別是一種控制氣體雜質含量的低氧含量的鈦粉及其約束鈍化控氧方法。

背景技術

鈦粉近凈成形技術包括常規的粉末壓制燒結、粉末注射成形和增材制造等，相比鑄錠冶金，鈦粉近凈成形技術大大提高了鈦合金的成形加工能力和材料利用率，是鈦合金的有效制備方法。鈦粉是該技術所需的基礎原料，其雜質含量特別是氧含量嚴重影響成形制品的微觀組織和力學性能，需要嚴格控制。鈦粉暴露在空氣后會產生快速鈍化，形成一層致密的鈍化膜，從而吸附大量的氣體雜質惡化粉末性能。目前，要想獲得低氧鈦粉，需要在制備、儲存等各個環境下進行嚴格控制粉末，使粉末始終處于惰性氣體或真空氛圍下，避免粉末鈍化，增加了粉末在使用、儲存等方面的成本。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的上述缺陷，提供一種鈦粉及其約束鈍化控氧方法。

為了實現上述目的，本發明提供了一種鈦粉的約束鈍化控氧方法，其中，包括如下步驟：

S100、原料準備，以未曝空鈍化的鈦粉粉末為原料；

S200、將所述鈦粉粉末裝入旋轉罐中，抽真空至設定真空度，隨后充入低溫氬氣達到設定的氣壓和溫度后，再充入氧氣；以及

S300、啟動旋轉罐使所述鈦粉粉末均勻鈍化設定時間，并通過控制鈦粉鈍化過程的溫度、氧分壓和總壓力，改變鈍化膜中成分和厚度，獲得低氧含量的鈦粉。

上述的鈦粉的約束鈍化控氧方法，其中，所述原料包括霧化制備的未鈍化的霧化球形鈦粉粉末或氫化脫氫法中脫氫結束的不規則的氫化脫氫鈦粉粉末。

上述的鈦粉的約束鈍化控氧方法，其中，鈦粉鈍化過程中，充入低溫氬氣達到設定的溫度為-50℃～0℃之間；氧分壓為0.004～0.02MPa；總壓力氣壓為0.2～0.5MPa。

上述的鈦粉的約束鈍化控氧方法，其中，步驟S200中，所述設定真空度為10^-3Pa。

上述的鈦粉的約束鈍化控氧方法，其中，步驟S200中，所述低溫氬氣由液氬產生。

上述的鈦粉的約束鈍化控氧方法，其中，步驟S300中，所述設定時間為10～60min。

上述的鈦粉的約束鈍化控氧方法，其中，所述低氧含量的鈦粉暴露在空氣中自然鈍化形成以不飽和氧化鈦TiO/Ti₂O₃/Ti₃O₅為主的氧化膜。

上述的鈦粉的約束鈍化控氧方法，其中，所述氧化膜的厚度為3～7nm。

為了更好地實現上述目的，本發明還提供了一種采用上述的鈦粉的約束鈍化控氧方法制備的低氧含量的鈦粉。

本發明的技術效果在于：

本發明可以與多種制粉工藝聯合使用，能夠實現諸如霧化球形粉末、不規則的氫化脫氫粉末等多種粉末的氧含量控制；經過約束鈍化后的粉末暴露在空氣中，氧含量增加量為50～300ppm，相比常規自然鈍化后1000ppm以上的氧增量顯著降低；不同于其他有機物或是金屬粉末包覆的防鈍化方法，本發明不會引入其他雜質元素如碳、氮、金屬雜質等，工藝簡便易行，成本低。