发明公布-202210447308.5-一种钛合金天线单元金属粉末注射成型方法

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(19)国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 114888290 A
(43)申请公布日 2022.08.12
(21)申请号 202210447308 .5
(22)申请日 2022 .04 .25
(71)申请人中国电子科技集团公司第十四研究
地址 210039 江苏省南京市雨花台区国睿
路8号
(72)发明人陈伟蒋晓虎冯展鹰
(74)专利代理机构南京知识律师事务所 32207
专利代理师沈燕高娇阳
(51)Int .Cl .
B22F 3/22 (2006 .01)
B22F 1/10 (2022 .01)
B22F 3/10 (2006 .01)
B22F 3/24 (2006 .01)
权利要求书1页
CN 114888290 A
(54)发明名称
一种钛合金天线单元金属粉末注射成型方
(57)摘要
本发明公开了一种钛合金天线单元金属粉
末注射成型方法，
采用如下步骤：
制粉、
喂料、注
射成型、脱脂、烧结、
以及后处理，
根据该方法制
造的钛合金天线单元零件的密度≥4 .2g/cm3 ，
拉强度≥820MPa，
断后伸长率≥10％，
密度及力
学性能满足了天线单元减重及服役要求；
烧结毛
坯的翅片的曲线方程精度及其他尺寸精度均为
±0 .05mm，
相较于机加工成型时间缩短约500％，
生产周期由预期的18个月缩短为3个月，
制造周
期满足了装备产品的总装周期，保证了产品计
说明书3页
附图1页
CN 114888290 A
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1 .一种钛合金天线单元金属粉末注射成型方法，
其特征在于，
采用如下步骤：
步骤一、制粉：
制备的钛合金TC4粉末，
粉末振实密度不低于2 .9g/cm3 ，
粉末含氧量不得
高于0 .18％；
步骤二、
喂料：
将钛合金TC4与粘结剂按一定比例配比，
在密炼机上于150℃下混炼1h，
粉末装载量为60％(体积分数)，
形成胚料，
再将坯料放入造粒机中进行强力剪切、
混合；
步骤三、注射成型：
将喂料加热至150℃，
充入模具内部，
形成毛坯，
冷却后打开模具，
出毛坯；
步骤四、
脱脂：
将注射成型的毛坯摆放到氧化锆板上，
再铺在钼料板上，
放入脱脂炉内，
通入草酸等气氛下进行脱脂，
毛坯温度再升温至600℃，
保温时间8h；
步骤五、烧结：
将脱脂后的毛坯放入烧结真空炉中，
抽真空至1×10‑3Pa以下，
毛坯温度
升温至1400℃，
保温时间13h，
再将毛坯温度降温至650℃，
保温时间1h，
再冷却至100℃下取
毛坯表面形成一层薄薄闪亮的结晶层；
包括整形、
喷砂、
以及机加工。
步骤六、
后处理：
2 .根据权利要求1所述的钛合金天线单元金属粉末注射成型方法，
其特征在于，
步骤一
中采用电极感应气体雾化(EIGA)方法制备钛合金TC4材料粉末。
3 .根据权利要求1所述的钛合金天线单元金属粉末注射成型方法，
其特征在于，
步骤六
中的整形，
是将烧结后的毛坯放入专用设计的整形工装中去，
采用压机矫正翅片的形位。
4 .根据权利要求1所述的钛合金天线单元金属粉末注射成型方法，
其特征在于，
步骤六
中的喷砂，
将烧结毛坯放入喷砂机，
根据零件表面状态，
喷砂1～3h，
去除表面结晶层。
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一种钛合金天线单元金属粉末注射成型方法
技术领域
[0001] 本发明主要涉及金属粉末注射成型技术领域，
特别是涉及一种钛合金天线单元金
属粉末注射成型方法。
背景技术
[0002] 某电子装备产品中的钛合金天线单元数量高达十万件，
需要满足集成度高、加工
精度高、
生产周期紧、
轻量化、低成本等要求，
而传统技术成熟度高机加工成型方式，
存在生
产效率低、
成本高等劣势，
亟需一种低成本、
高精度快速成型的方式。
[0003] 金属粉末注射成型是将粉末冶金技术与塑料注射成型技术相结合而形成的一种
净成形工艺，
突破了传统金属粉末模压成形工艺在产品形状上的限制，
具有原料利用率高、
生产效率高及净成形或近净成形等优点。但钛合金粉末注射成型在钛合金粉末制备、注射
成型、
脱脂及烧结工艺参数控制等方面存在一定的问题和限制，
主要涉及到含氧量控制、
如烧结温度下杂质元素(氧)溶解于
形控制、
粘结剂的选择、
注射成型及烧结的温度控制等，
基体钛，
会导致钛合金的力学性能下降，
故需降低制粉、
脱脂及烧结等各个工艺工序中的增
氧量；
烧结后的零件成品相较于注射成型的毛坯会有10～18％的收缩，
对于天线单元高的
整体尺寸精度要求在±0 .05mm的高要求，
对粘结剂选择、
注射模具设计、
脱脂及烧结温度控
制以及尺寸收缩仿真计算等都面临着巨大的挑战。正是这些问题，
导致高精度的注射成型
钛合金批量零件尚未形成产业化的生产。因此，
亟需克服钛合金金属粉末注射成型中的成
型技术难题，
保证钛合金的力学性能以及零件的尺寸精度，
形成钛合金天线单元批量生产
能力。
发明内容
[0004] 本发明为了克服现有技术中钛合金金属注射成型技术中粉末制备、
脱脂、烧结中
技术难题，
提供一种钛合金天线单元金属粉末注射成型方法，
通过对工艺过程中含氧量控
脱脂和烧结中过程中的温度控制等，
实现了净成型的钛合金天线单元的批量化生产，
证了零件高精度的技术要求。
[0005] 为达到上述目的，
本发明是通过以下技术方案实现的：
[0006] 一种钛合金天线单元金属粉末注射成型方法，
采用如下步骤：
[0007] 步骤一、
制粉：
制备的钛合金TC4粉末，
粉末振实密度不低于2 .9g/cm3 ，
粉末含氧量
不得高于0 .18％；
[0008] 步骤二、
喂料：
将钛合金TC4与粘结剂按一定比例配比，
在密炼机上于150℃下混炼
1h，
粉末装载量为60％(体积分数)，
形成胚料，
再将坯料放入造粒机中进行强力剪切、
混合；
[0009] 步骤三、
注射成型：
将喂料加热至150℃，
充入模具内部，
形成毛坯，
冷却后打开模
取出毛坯；
[0010] 步骤四、
脱脂：
将注射成型的毛坯摆放到氧化锆板上，
再铺在钼料板上，
放入脱脂
炉内，
通入草酸等气氛下进行脱脂，
毛坯温度再升温至600℃，
保温时间8h；
CN 114888290 A
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步骤五、烧结：
将脱脂后的毛坯放入烧结真空炉中，
抽真空至1×10‑3Pa以下，
温度升温至1400℃，
保温时间13h，
再将毛坯温度降温至650℃，
保温时间1h，
再冷却至100℃
下取出，
毛坯表面形成一层薄薄闪亮的结晶层；
[0012] 步骤六、
后处理：
包括整形、
喷砂、
以及机加工。
[0013] 进一步的，
步骤一中采用电极感应气体雾化(EIGA)方法制备钛合金TC4材料粉末。
[0014] 进一步的，
步骤六中的整形，
是将烧结后的毛坯放入专用设计的整形工装中去，
用压机矫正翅片的形位。
[0015] 进一步的，
步骤六中的喷砂，
将烧结毛坯放入喷砂机，
根据零件表面状态，
喷砂1～
3h，
去除表面结晶层。
[0016] 与现有技术相比，
本发明具有如下有益效果：
[0017]
(1) 根据该方法制造的钛合金天线单元零件的密度≥4 .2g/cm3 ，抗拉强度≥
820MPa，
断后伸长率≥10％，
密度及力学性能满足了天线单元减重及服役要求；
[0018]
(2)根据该方法制造的钛合金天线单元烧结毛坯的翅片的曲线方程精度及其他尺
寸精度均为±0 .05mm，
尺寸精度满足天线单元复杂的结构要求。
[0019]
(3)按十万件零件计算，
钛合金天线单元金属粉末注射成型制造时间相较于机加
制造周期满足了装备产
工成型时间缩短约500％，
生产周期由预期的18个月缩短为3个月，
品的总装周期，
保证了产品计划。
[0020]
(4)该方法突破了钛合金金属粉末注射成型批量件生产的技术瓶颈，
完成了十万
件复杂结构天线单元电子装备关键零件的批量稳定生产，
成功地在产品中实现了应用及服
[0011]
附图说明
[0021] 图1是本发明的天线单元模型示意图；
[0022] 图2是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图和具体实施方式对本发明的优选的机构和运动实现的方法做进一
步

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