Ứng dụng của bột hợp kim titan trong lĩnh vực đúc phun kim loại MIM

Ứng dụng của bột hợp kim titan trong lĩnh vực đúc phun kim loại MIM

1: Nghiên cứu của Đại học Trung Nam và Trung Nam về đúc phun titan

Titan và hợp kim titan có ưu điểm là mật độ thấp, độ bền riêng cao, không từ tính, chống ăn mòn và tương thích sinh học tốt. Chúng là vật liệu cấu trúc kim loại chất lượng cao và vật liệu chức năng. Chúng đã được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, ô tô, sản xuất điện, y sinh học và các lĩnh vực khác, và được biết đến như là "kim loại thứ ba" và "kim loại chiến lược" trong phát triển sau thép và nhôm. Tuy nhiên, điểm nóng chảy và độ cứng của titan và hợp kim titan cao, và các tính chất gia công, tạo hình và cắt của chúng kém. Do đó, các thiết bị sử dụng phương pháp xử lý truyền thống rất đắt tiền, kém hiệu quả, tốn kém, hao phí nguyên liệu lớn nên hạn chế rất nhiều trong phạm vi ứng dụng của chúng. Ép kim loại (mim) là một quá trình tạo hình gần lưới được hình thành bằng cách kết hợp công nghệ luyện kim bột với công nghệ ép nhựa. nó có lợi thế là tỷ lệ sử dụng nguyên liệu thô cao, điều chỉnh thành phần linh hoạt và chi phí sản xuất hàng loạt thấp. nó có thể sản xuất các bộ phận có chiều cao và độ chính xác cao, và là một phương pháp lý tưởng để điều chế titan và hợp kim titan. Hợp kim ti -6 a 1-4 v phổ biến nhất trong hợp kim titan thuộc về hợp kim mactenxit hai pha. Nó chứa 6 phần trăm nhôm nguyên tố ổn định Độ bền pha được cải thiện. Như Vanadi của chất ổn định, giảm cộng và Nhiệt độ chuyển tiếp của. Hợp kim Ti -6 a 1-4 v lần đầu tiên được các bang thống nhất phát triển vào năm 1954. Nó được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ và là trụ cột chính của hợp kim titan Mỹ. Sau đó, hợp kim ti -6 a 1-4 v dần dần được phát triển thành hợp kim titan quốc tế. trong sản xuất và ứng dụng hợp kim titan ở Trung Quốc, hợp kim ti -6 a 1-4 v cũng đóng một vai trò quan trọng, được đặt tên là tc4.

Công nghệ đúc khuôn kim loại Titan cho các phương pháp sản xuất khác:

Quá trình mim của hợp kim titan tc4 chủ yếu bao gồm chuẩn bị bột, trộn, ép phun, tẩy dầu mỡ, thiêu kết và xử lý sau cần thiết. Qinhuangdao Zhongwei Precision Parts Co., Ltd. đã nghiên cứu với Đại học Trung Nam vào năm 2004 và nhận thấy rằng các đặc tính của các bộ phận đúc bằng hợp kim titan tc4 chủ yếu bị ảnh hưởng bởi mật độ tương đối, hàm lượng carbon và oxy và cấu trúc vi mô. Quá trình thiêu kết, là quá trình cuối cùng trong quá trình đúc phun kim loại, rất quan trọng đối với hiệu suất cuối cùng của sản phẩm. Các thông số của quá trình thiêu kết (như nhiệt độ, thời gian, khí quyển, tốc độ tăng và giảm nhiệt độ, v.v.) ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ chính xác kích thước của sản phẩm và thực hiện sản xuất định lượng sản phẩm.

2: Ứng dụng đúc phun titan trong các lĩnh vực khác nhau

1: Ứng dụng đúc phun titan trong đồng hồ

Đồng hồ đeo tay nói chung được làm từ các kim loại quý khác nhau và thép tinh luyện. Kim loại quý thường được sử dụng cho đồng hồ tinh vi của các thương hiệu cao cấp, chẳng hạn như vàng, bạch kim, vàng xổ số, v.v.; Thép tinh luyện chủ yếu là thép 316L và thép 904L được cấp bằng sáng chế của Rolex.

Tuy nhiên, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, ngày càng có nhiều vật liệu công nghệ cao được ứng dụng vào sản xuất đồng hồ, bao gồm gốm sứ mật độ cao, sợi carbon, sapphire và kim loại titan. Hôm nay, tôi sẽ nói về ứng dụng của titan trong đồng hồ.

Vì sự gia tăng chung của giá đồng hồ thép, mọi người khẩn cấp muốn tìm một loại vật liệu mới để thay thế vật liệu thép tinh luyện. Nhiều hợp kim hoặc không cứng và dẻo như thép tinh luyện, hoặc giá thành quá cao. Sau khi loại bỏ hàng loạt hợp kim, các nhà sản xuất đồng hồ bắt đầu tập trung vào vật liệu hàng không đặc biệt "kim loại titan".

Titan là gì? Titan là một nguyên tố kim loại được tìm thấy trong vỏ trái đất. Nó là một kim loại sáng bóng và sáng bóng hoặc bột màu xám bạc hoặc xám đen. Các hợp chất của nó có thể được tìm thấy trong hầu hết các đá mácma và các mỏ sa khoáng titan. Nguồn nguyên liệu dồi dào nên giá thành rẻ hơn nhiều so với kim loại quý được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, y tế và công nghiệp.

Nhiều đặc tính của titan làm cho nó rất có giá trị trong công nghiệp và thương mại:

1. Độ cứng: độ cứng của titan cao hơn 30% so với thép;

2. Kết cấu nhẹ: titan nặng 47,90 thang nguyên tử, nhẹ hơn thép gần 50 phần trăm;

3. Chống ăn mòn: khi titan tiếp xúc với không khí, bề mặt của nó sẽ tạo thành một lớp màng oxit chặt chẽ và bền chắc, có thể chống lại sự ăn mòn của các kim loại khác bởi các chất khác nhau. Nó đặc biệt hiệu quả đối với xói mòn do nước mặn.

Titanium làm vật liệu đồng hồ có những ưu điểm rất tốt, chẳng hạn như:

1. Đồng hồ hợp kim titan đeo rất thoải mái vì chúng nhẹ đến kinh ngạc;

2. Titanium chống dị ứng, không chứa niken, mặc rất thoải mái ngay cả khi da đổ mồ hôi;

3. Vì titan cứng hơn thép nên đồng hồ titan bền hơn;

4. Khả năng chống ăn mòn làm cho titan đặc biệt thích hợp cho đồng hồ lặn;

Omega Haima đã tung ra nhiều loại đồng hồ lặn bằng titan, và thành tựu kép của hãng về khả năng chống nước và chống ăn mòn cũng chứng minh rằng việc ứng dụng titan trong đồng hồ chống nước là một thành công lớn.

Với những nghiên cứu sâu hơn về kim loại titan, ngày càng nhiều thương hiệu đồng hồ có thể tung ra đồng hồ làm bằng kim loại titan trong tương lai. Không rõ liệu chúng có thể thay thế thép như sự lựa chọn đầu tiên của vật liệu đồng hồ hay không.

2: Ứng dụng đúc phun kim loại titan trong các phụ kiện chính xác của súng lục

Cò súng titan: các thành phần titan đúc phun kim loại hiện đang được sử dụng trong các ứng dụng hiệu suất cao, chẳng hạn như sản xuất cò súng (về hiệu suất mỏi và trọng lượng nhẹ), trong đó titan cung cấp hiệu suất tuyệt vời. Do giá thành vật liệu cao nên việc sử dụng nó vẫn còn hạn chế. Khi giá bột titan giảm, thị trường linh kiện MIM quốc phòng dự kiến ​​sẽ tăng trưởng nhanh chóng.

Rotor "an toàn và vũ trang": Rotor "an toàn và vũ trang" quân sự được sử dụng cho các thiết bị nổ được Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ sử dụng. Các thành phần thép không gỉ 316L được làm bằng đúc phun kim loại, với mật độ 7,6 g / cm3. Nó có độ bền kéo cuối cùng là 75000 psi, độ bền chảy 25000 psi, độ giãn dài 50% và độ cứng là 67 HRB.

Bộ phận an toàn của tay cầm quét đầu súng lục: Colt, Mỹ

Các bộ phận an toàn của khẩu súng lục được sử dụng trong khẩu súng ngắn cỡ nòng 45 do Công ty Sản xuất, LLC sản xuất. có nhiều chức năng khác nhau, chẳng hạn như ngăn chặn việc bắn kích hoạt, bảo vệ búa khỏi làm tổn thương tay của người bắn khi khẩu súng lục được xoay và tương tác với lòng bàn tay của người bắn để tạo sự thoải mái. Phần phức tạp này được làm bằng thép không gỉ MIM 17-4 PH với mật độ 7,6gcm3

Nó được thực hiện bằng cách đúc đầu tư truyền thống và giữ các bộ phận an toàn, điều này sẽ đòi hỏi nhiều quá trình xử lý thứ cấp. Ngoài việc nâng cao năng suất và sản xuất các bộ phận đồng đều hơn, quá trình ép phun kim loại còn giúp tiết kiệm chi phí và rút ngắn thời gian giao hàng cho khách hàng. Colt đã chứng minh điều này bằng 10000 chu kỳ để đủ điều kiện cho bộ phận.

3: Khung chỉnh nha

Khung chỉnh nha bằng kim loại đúc hợp kim titan được sản xuất bởi Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd

Công nghệ bộ phận MIM lần đầu tiên được sử dụng trong điều trị y tế để chế tạo một số thiết bị chỉnh hình nha khoa. Các sản phẩm chính xác này có kích thước rất nhỏ, có khả năng tương thích sinh học và chống ăn mòn tốt. Chất liệu chính được sử dụng là thép không gỉ 316L. Bây giờ nhiều doanh nghiệp đang chuyển sang lĩnh vực hợp kim titan. Hợp kim titan có ưu điểm là tỷ trọng tốt, trọng lượng nhẹ hơn và khả năng tương thích sinh học tốt hơn. Giá đỡ chỉnh nha vẫn là sản phẩm chính trong ngành công nghiệp MIM.

Công ty Forestadent của Đức đã sản xuất loại nẹp chỉnh nha mắc cài hai chiều bằng công nghệ MIM. Lực duy trì cơ học có thể được tăng lên 30 phần trăm. Đánh bóng bằng MIM sau một lần tạo hình có thể làm giảm đáng kể ma sát giữa khung và dây vòm. Sản phẩm này đã được BjornLudwig xác nhận có vai trò tích cực trong phẫu thuật chỉnh nha.

4: Bộ phận cấy ghép đầu gối

Các bộ phận cấy ghép đầu gối đúc bằng kim loại hợp kim titan được sản xuất bởi Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd

Sự tiến bộ của công nghệ bộ phận MIM trong lĩnh vực cấy ghép người tương đối chậm, chủ yếu là do việc chứng nhận và chấp nhận sản phẩm cần một thời gian dài.

Hiện tại, công nghệ MIM có thể được sử dụng để sản xuất các bộ phận thay thế một phần xương khớp, vật liệu kim loại được sử dụng chủ yếu là hợp kim Ti.

Về tính tương hợp sinh học, titan xốp với độ xốp 60% được điều chế bằng công nghệ MIM, và các vi cầu giải phóng bền vững gelatin được điều chế bằng phương pháp liên kết ngang trùng hợp ngưng tụ cải tiến và được phủ trên bề mặt của titan xốp.

Kết quả cho thấy các vi cầu giải phóng bền vững gelatin phủ titan xốp không có độc tính tế bào và có thể được sử dụng như một vật liệu tốt cho cấy ghép y tế.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. đã sử dụng thành công Ti -6 Al -4 V để sản xuất các bộ phận mẫu đầu gối để cấy ghép cho người. Que cấy chủ yếu chịu áp lực sau khi vào cơ thể người, có tính tương hợp sinh học tốt. Sau khi tạo hình MIM, ép đẳng nhiệt nóng được thực hiện, tiếp theo là mài bóng, đánh bóng và anod hóa để có được hiệu suất bề mặt tốt hơn, giảm ma sát với cơ thể người, cải thiện khả năng tương thích và tuổi thọ.

5: Mỏ neo vít khâu

Đúc kim loại vi mô, μ MIM) là công nghệ tạo hình được phát triển bởi Viện nghiên cứu IFAM ở Đức, nhằm ứng dụng hữu cơ công nghệ MIM vào việc chuẩn bị các bộ phận có kích thước đến cấp micromet.

Nói chung μ MIM có thể được sử dụng để sản xuất hai loại sản phẩm:

① Các bộ phận có kích thước cỡ micromet và khối lượng vài miligam;

② Kích thước bề ngoài của bộ phận tương tự như kích thước của bộ phận đúc phun truyền thống, nhưng kích thước của cấu trúc cục bộ lên đến cấp micromet.

Trong những năm gần đây, ép phun vi mô đã trở thành một điểm nóng nghiên cứu trong lĩnh vực ép phun. Với sự phát triển của máy móc hiện đại theo hướng thu nhỏ, ứng dụng của phương pháp ép phun vi chạm sẽ ngày càng rộng rãi hơn.

Hiện tại, Công ty TNHH Máy chính xác Qinhuangdao Zhongwei và Trung tâm Nghiên cứu của Đại học Trung Nam đã ứng dụng thành công công nghệ μ MIM để sản xuất các bộ phận siêu nhỏ của thiết bị y tế, chẳng hạn như quang phổ kế, tấm chuẩn độ, v.v. Kích thước cấu trúc. của sản phẩm đã đạt đến cấp độ micrômet và độ dày thành tối thiểu là 50 μm.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd μ Múi chỉ khâu được sản xuất bằng công nghệ MIM cho phẫu thuật chỉ có kích thước bằng đầu que diêm.

6: Đầu đánh gôn

Để biết chi tiết, hãy nhấp vào trang web của công ty:https://www.zw-metalware.com/injection-molded-parts/titanium-alloy-golf-head-metal-injection.html

7: Ống âm thanh của máy trợ thính

Công nghệ MIM cũng có thể được sử dụng để sản xuất các bộ phận của các thiết bị y tế khác nhau.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. sử dụng công nghệ MIM để sản xuất ống âm thanh máy trợ thính cho một công ty của Đức, có tác dụng cải thiện tốc độ âm thanh và thúc đẩy thính giác.

Loại ống âm thanh trợ thính có hình dạng phức tạp này có thể thu được bằng cách nung kết sau khi tạo hình MIM. Để bề mặt ống tiêu âm nhẵn bóng thì chỉ cần trải qua công đoạn phun cát hạt thủy tinh sau đó.

Mật độ của ống âm thanh lớn hơn 7,65 g / cm3, độ bền kéo tối đa có thể đạt tới 480 MPa, độ bền chảy 150 MPa, độ giãn dài 45% và độ cứng bề mặt tối đa 100 HRB. Công nghệ MIM có thể giảm 20% chi phí so với quy trình sản xuất truyền thống trước đây.

Công nghệ MIM cũng có thể được sử dụng để sản xuất nhiều sản phẩm trong điều trị y tế, bao gồm stent trị liệu can thiệp, tấm chắn bức xạ của ống tiêm hợp kim mật độ cao vonfram, bộ thao tác vi phẫu, bộ phận nội soi bơm siêu nhỏ, ống hít thuốc, v.v.

8: Dụng cụ phẫu thuật

Các dụng cụ phẫu thuật được yêu cầu phải có độ bền cao, ít ô nhiễm máu và có thể đạt được các quy trình khử trùng tích cực. Tính linh hoạt trong thiết kế của công nghệ MIM có thể đáp ứng ứng dụng của hầu hết các công cụ phẫu thuật. Đồng thời, nó cũng có những lợi thế về công nghệ. Nó có thể sản xuất các sản phẩm kim loại khác nhau với chi phí thấp. Nó đang dần thay thế công nghệ sản xuất truyền thống là phương thức sản xuất chính.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. đã phát triển móng vuốt bằng hợp kim titan sử dụng công nghệ MIM. Nó được sản xuất bằng quy trình đúc phun hợp kim titan, với mật độ hơn 8,5g / cm3. Nó có thể được sử dụng để cầm nắm các đồ vật trong cơ thể người khi phẫu thuật, và có chức năng như một chiếc nhíp. Thiết kế của nó khá phức tạp và yêu cầu độ chính xác sản xuất cao.

Quá trình thiêu kết sau khi tạo hình bằng công nghệ MIM có thể đạt đến mức dung sai cao, và không yêu cầu một số lượng lớn các quy trình xử lý tiếp theo để tránh làm hỏng hình dạng tuyến tính và hình học của móng vuốt.

Rất khó để sản xuất loại móng vuốt inox có hình dạng phức tạp bằng cách đúc hoặc gia công, đòi hỏi chu kỳ sản xuất dài và giá thành cao. Sử dụng công nghệ MIM để sản xuất nó có thể tiết kiệm 60% chi phí.

Các dụng cụ phẫu thuật dùng một lần cần phát triển một quy trình có thể được sản xuất hàng loạt với chi phí thấp. Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. sử dụng công nghệ MIM để sản xuất cụm trục, được sử dụng trong một loại dụng cụ phẫu thuật dùng một lần mới. Chi phí chỉ bằng 1/4 đến 1/5 so với máy công cụ CNC Thụy Sĩ, mật độ là 7,5 g / cm3, độ bền kéo cuối cùng là 119 0 MPa, độ bền chảy là 1090MPa, độ giãn dài là 6,0 phần trăm, và độ cứng tối đa là 33 HRC.

Quy trình sản xuất sản phẩm này như sau: đầu tiên, hai bộ phận trục dài 178mm được tạo thành bằng công nghệ MIM, sau đó hai bộ phận được hàn bằng tia laser, sau đó sẽ thực hiện gia công và nhiệt luyện tiếp theo. Để đáp ứng các yêu cầu về khả năng chống chịu tốt, cũng cần phải có khả năng bắn và thụ động.

Kết luận

Đúc phun kim loại (Co MIM), có nguồn gốc từ những năm 1990, là một công nghệ ép phun bột kiểu bánh sandwich.

Quá trình này là bơm đồng thời hoặc theo lô hai vật liệu có các đặc tính khác nhau vào khuôn để đúc phun hỗn hợp. Nó có thể kết hợp vật liệu kim loại và một vật liệu có các đặc tính hoàn toàn khác nhau trong cùng một bộ phận.

Có thể thu được cấu trúc lõi / vỏ với chức năng và hình dạng phức tạp bằng phương pháp này và không yêu cầu các quy trình tiếp theo như sơn phủ, xử lý nhiệt và lắp ráp sản phẩm. Cuối cùng, một quy trình có thể được thực hiện để chuẩn bị vật liệu gradient về mặt chức năng, giúp giảm đáng kể quy trình và giảm chi phí.

Công nghệ Co MIM cung cấp một ý tưởng mới cho việc phát triển và thiết kế các bộ phận chức năng. Zhongwei Precision đã đề xuất một cấu trúc cấy ghép sinh học mới sử dụng công nghệ Co MIM, được sử dụng rộng rãi trong các cấu trúc xương vỏ dày đặc và cấu trúc xương hủy với lỗ chân lông bên ngoài và lỗ chân lông bên trong.

Cấu trúc này có lợi cho sự truyền ứng suất giao diện giữa xương implant và cấu trúc xương xung quanh. Tỷ lệ thể tích độ xốp của cấu trúc xốp bên ngoài là 5 phần trăm ~ 60 phần trăm, và lỗ rỗng lớn nhất là 400 μm.

Trong tương lai, với sự phát triển của nền kinh tế đất nước và mức sống của người dân được nâng cao, xu hướng già hóa dân số sẽ ngày càng trở nên nổi bật, các bệnh tật và tai nạn thương tích sẽ gia tăng theo từng năm. Là một nhánh quan trọng của vật liệu tái tạo và sửa chữa mô và cơ quan ở người, vật liệu hợp kim titan y sinh có triển vọng thị trường rộng lớn và sự phát triển của ngành công nghiệp.

Trên đây là những chia sẻ về ứng dụng của bột hợp kim titan trong lĩnh vực đúc phun kim loại MIM

Chúng tôi hy vọng rằng chúng tôi có thể giúp bạn bằng cách giới thiệu các mẹo này. Nếu bạn có câu hỏi khác, vui lòng đến tham khảo ý kiến ​​của đội ngũ công nghệ chính xác của chúng tôi!