一种封闭式多微孔钛合金过滤芯成形方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多微孔钛合金过滤芯成形方法。
【背景技术】
[0002]多孔材料，特点是内部含有大量连通或半连通的孔隙，广泛应用于工业生产过程中的过滤与分离及自润滑系统中的蓄油部件。多孔钛，不仅具有多孔金属材料比强度高，比重小的优异特性，而且还兼备了钛及钛合金的韧性好、耐腐蚀性能好等优点。因此，多孔钛成形的零部件已经广泛用于航空航天、石油化工、医药环保等众多领域。钛及钛合金的传统加工工艺主要是塑性成形，但是由于钛及钛合金延展性低，变形抗力大等因素，导致其传统加工成形比较困难。
[0003]对于多微孔钛合金过滤芯这样的封闭式结构，为了形成封闭的、多微孔的结构，需要将滤芯和盖体连接，钛合金传统的连接方法是焊接，但焊接后会产生过滤死角，无法保证过滤效果。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是要解决现有多微孔钛合金过滤芯封闭式结构是将滤芯和盖体焊接连接，但焊接后会产生过滤死角，无法保证过滤效果的技术问题，而提供一种封闭式多微孔钛合金过滤芯成形方法。
[0005]本发明的一种封闭式多微孔钛合金过滤芯成形方法是按以下步骤进行的:
[0006]—、制备不含固体颗粒的热固性粘接剂:将聚乙烯醇加入温度为100°C的蒸馏水中，搅拌30min?90min，自然冷却至室温，得到不含固体颗粒的热固性粘接剂；所述的聚乙烯醇与温度为100°C的蒸馏水的质量比为1: (9?32.3);
[0007]二、制备滤桶和盖体:将含钛粉末加入步骤一得到的不含固体颗粒的热固性粘接剂，搅拌1min?30min，得到基体原料，然后将基体原料加入滤桶模具中，通过液压、机械或伺服压力机压制，在滤桶模具中得到滤桶；将基体原料加入盖体模具中，通过液压、机械或伺服压力机压制，在盖体模具中得到盖体；所述的液压、机械或伺服压力机的压制压力为1MPa?lOOMPa，保压时间为1s?60s，压制温度为室温；步骤二所述的含钛粉末与步骤一得到的不含固体颗粒的热固性粘接剂的质量比为1: (0.11?0.43);
[0008]三、模内固化并脱模:将步骤二得到的装有滤桶的滤桶模具和装有盖体的盖体模具在温度为60°C?120°C的条件下保温1min?90min，然后移至压力机上，在顶出压力为5MPa?1MPa的条件下通过顶出机构脱模，分别得到脱模后的滤桶和盖体；
[0009]四、连接滤桶和盖体:将含钛粉末加入步骤一得到的不含固体颗粒的热固性粘接剂，搅拌1min?30min，得到粘接剂I，将粘接剂I涂于步骤三得到的脱模后的滤桶和盖体之间需要连接的界面上，在压力为5MPa?20MPa和室温的条件下固化1min?90min，得到封闭式滤筒结构；步骤四所述的含钛粉末与步骤一得到的不含固体颗粒的热固性粘接剂的质量比为1: (I?2.33);步骤四所述的含钛粉末与步骤二所述的含钛粉末的成分、粉末粒径和粉末形貌完全一样；
[0010]五、排胶:将步骤四得到的封闭式滤筒结构在真空度为10 2Pa?10 3Pa和升温速度为0.50C /min?5°C /min的条件下从室温升温至500°C，然后在10 2Pa?10 3Pa和温度为500°C的条件下热处理30min?150min，得到排胶后的封闭式滤筒结构；
[0011]六、烧结:将步骤五得到的排胶后的封闭式滤筒结构在10 2Pa?10 3Pa和温度为800°C?1200°C的条件下烧结Ih?5h，得到封闭式多微孔钛合金过滤芯。
[0012]本发明采用模压成形方法，克服了钛合金传统加工成形的困难。本发明先将滤芯和盖体分别成形，解决了异性中空制品无法脱模问题，并确保了其尺寸、精度及生产效率。本发明采用新型粘结剂将滤桶和盖体连接，然后经过固化、排胶、烧结等工艺处理后能够使连接处与滤桶和盖体的多孔结构保持一致，确保了连接表面没有过滤死角，保证了封闭式中空多微孔过滤结构的过滤效果。
[0013]本发明的优点:本发明提出的一种封闭式多微孔钛合金过滤芯成形方法，解决了封闭式整体多孔滤芯的成形难题，提出了滤芯中微孔尺寸、孔隙度的控制方法。本发明的含有钛粉末的新型粘结剂，保证了连接界面与基体具有一致的孔隙结构。本发明方法同样适用于其他金属及陶瓷材料。
【附图说明】
[0014]图1是试验一步骤三中得到的脱模后的滤桶和盖体的实物照片，I为脱模后的滤桶，2为脱模后的盖体；
[0015]图2为试验一步骤四中得到的封闭式滤筒结构的实物照片，I为滤桶，2为盖体；
[0016]图3为试验一步骤六得到的封闭式多微孔钛合金过滤芯的实物照片，I为滤桶，2为盖体；
[0017]图4是试验一步骤六得到的封闭式多微孔钛合金过滤芯的滤桶和盖体之间的连接界面的SEM图；
[0018]图5是是试验一步骤六得到的封闭式多微孔钛合金过滤芯的滤桶的断口的SEM图；
[0019]图6是现有的封闭式多微孔钛合金过滤芯的示意图，I为滤桶，2为盖体，3为连接界面；
[0020]图7是本发明制备的封闭式多微孔钛合金过滤芯的示意图，I为滤桶，2为盖体，3为连接界面。
【具体实施方式】
[0021]【具体实施方式】一:本实施方式为一种封闭式多微孔钛合金过滤芯成形方法，具体是按以下步骤进行的:
[0022]—、制备不含固体颗粒的热固性粘接剂:将聚乙烯醇加入温度为100°C的蒸馏水中，搅拌30min?90min，自然冷却至室温，得到不含固体颗粒的热固性粘接剂；所述的聚乙烯醇与温度为100°C的蒸馏水的质量比为1: (9?32.3);
[0023]二、制备滤桶和盖体:将含钛粉末加入步骤一得到的不含固体颗粒的热固性粘接剂，搅拌1min?30min，得到基体原料，然后将基体原料加入滤桶模具中，通过液压、机械或伺服压力机压制，在滤桶模具中得到滤桶；将基体原料加入盖体模具中，通过液压、机械或伺服压力机压制，在盖体模具中得到盖体；所述的液压、机械或伺服压力机的压制压力为1MPa?lOOMPa，保压时间为1s?60s，压制温度为室温；步骤二所述的含钛粉末与步骤一得到的不含固体颗粒的热固性粘接剂的质量比为1: (0.11?0.43);
[0024]三、模内固化并脱模:将步骤二得到的装有滤桶的滤桶模具和装有盖体的盖体模具在温度为60°C?120°C的条件下保温1min?90min，然后移至压力机上，在顶出压力为5MPa?1MPa的条件下通过顶出机构脱模，分别得到脱模后的滤桶和盖体；
[0025]四、连接滤桶和盖体:将含钛粉末加入步骤一得到的不含固体颗粒的热固性粘接剂，搅拌1min?30min，得到粘接剂I，将粘接剂I涂于步骤三得到的脱模后的滤桶和盖体之间需要连接的界面上，在压力为5MPa?20MPa和室温的条件下固化1min?90min，得到封闭式滤筒结构；步骤四所述的含钛粉末与步骤一得到的不含固体颗粒的热固性粘接剂的质量比为1: (I?2.33);步骤四所述的含钛粉末与步骤二所述的含钛粉末的成分、粉末粒径和粉末形貌完全一样；
[0026]五、排胶:将步骤四得到的封闭式滤筒结构在真空度为10 2Pa?10 3Pa和升温速度为0.50C /min?5°C /min的条件下从室温升温至500°C，然后在10 2Pa?10 3Pa和温度为500°C的条件下热处理30min?150min，得到排胶后的封闭式滤筒结构；
[0027]六、烧结:将步骤五得到的排胶后的封闭式滤筒结构在10 2Pa?10 3Pa和温度为800°C?1200°C的条件下烧结Ih?5h，得到封闭式多微孔钛合金过滤芯。
[0028]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一的不同点是:步骤一所述的聚乙烯醇与温度为100°C的蒸馏水的质量比为1: (20?25)。其他与【具体实施方式】一相同。
[0029]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二的不同点是:步骤二所述的含钛粉末为纯钛粉末、TC4钛合金粉末和TCl钛合金粉末中的一种或几种的混合物。其他与【具体实施方式】一或二相同。
[0030]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三的不同点是:步骤二所述的含钛粉末与步骤一得到的不含固体颗粒的热固性粘接剂的质量比为1: (0.2?0.3)。其他与【具体实施方式】一至三相同。
[0031]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四的不同点是:步骤二所述的含钛粉末的粒径为ΙΟμπι?200 μπι，颗粒形状为不规则和近球形中的一种或两种的混合物。其他与【具体实施方式】一至四相同。
[0032]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五的不同点是:步骤三中将步骤二得到的装有滤桶的滤桶模具和装有盖体的盖体模具在温度为100°C的条件下保温50min，然后移至压力机上，在顶出压力为1MPa的条件下通过顶出机构脱模，分别得到脱模后的滤桶和盖体。其他与【具体实施方式】一至五相同。
[0033]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六的不同点是:步骤四所述的含钛粉末与步骤一得到的不含固体颗粒的热固性粘接剂的质量比为1:2。其他与【具体实施方式】一至六相同。
[0034]【具体实施方式】八:本实施方式与