チタン合金ゴルフヘッドメタルインジェクションパーツ

チタンおよびチタン合金の金属射出成形（MIM）技術は、中小規模の複雑な形状のチタン製品の大規模で低コストの準備を実現できます。これは、チタンおよびチタン合金の生産と応用を促進する上で非常に重要です製品。 Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co.、Ltd.は、銅合金金属射出成形、鉄ベースの金属射出成形、ステンレス鋼ベースの金属射出成形、アルミニウム合金金属射出成形、ニッケル合金金属射出成形、コバルト合金金属射出成形のコレクションです。成形、タングステン合金金属射出成形 射出成形、チタン合金ゴルフヘッド金属射出部品、超硬金属射出成形、粉末冶金構造部品の研究開発、生産、販売を統合する総合的なハイテク企業です。

製品説明クリプション

1.実施基準：同社はISO9001、ISO14001、IATF16949認証を厳格に実施しています

製品は、ROHS、FDA EU などの認証に合格しています。

2. 製品材料規格: ISO、GB、ASTM、SAE、EN、DIN、BS、AMS、JIS、ASME、DMS、TOCT、GB

3. 主なプロセス: 金属射出成形 MIM、粉末冶金 PM、インベストメント キャスティング、ダイカスト アルミニウム、

4. 粉末冶金で利用可能な材料:

銅合金、鉄ベース、チタン合金、ステンレス鋼ベース、アルミニウム合金、ニッケル合金、コバルト合金、タングステン合金、超硬合金、ヒドロキシ合金、軟磁性材料、および 3D 印刷は、お客様の要件に応じてカスタマイズできます。

研究と応用

金属粉末射出成形プロセスには、通常、射出材料の準備、射出成形、剥離、焼結、必要な後処理など、いくつかの基本的なプロセスが含まれます。

図1に示すように、金属粉末と有機バインダー成分を混合、混練、造粒して射出材料を調製し、一定の温度と圧力で射出材料を金型に射出し、冷却後に脱型します。特定の注入材料を取得します。 次に、成形体の成形体を剥離処理して、成形体に含まれる金属粉末以外の有機成分を除去して剥離体とし、最終的に焼成して、所望の特性を有するチタン合金製ゴルフヘッド用金属射出部品を得る。

金属粉末射出成形技術は、射出成形と伝統的な粉末冶金技術の有機的な組み合わせを実現し、機械加工プロセスの高コスト、伝統的な成形プロセスの単純な形状、静水圧プレスおよびグラウトプロセスの低い生産効率、および伝統的な鋳造プロセスを克服します. 多くの欠陥と低い公差精度の欠点により、チタンおよびチタン合金製品の製造と適用が大幅に促進されました (図 2 を参照)。

図1 MIMで製造するチタンおよびチタン合金のフロー

図2 MIMで製造したチタンおよびチタン合金の用途

以下は、チタン合金ゴルフヘッド金属射出部品の特徴と利点を紹介し、粉末原料、一般的に使用されるバインダーシステム、射出成形、剥離、および焼結からのチタンおよびチタン合金金属粉末射出成形技術の研究の進歩をまとめたものです。 主な問題が存在し,チタンおよびチタン合金金属粉末射出成形の研究方向を分析した。

1.チタンおよびチタン合金金属粉末射出成形の研究状況

研究によると、チタンおよびチタン合金の射出成形製品の機械的特性、耐食性、および生物医学的特性は、相対密度、不純物含有量、合金元素、および微細構造によって大きく影響を受けることが示されています。

射出成形品を焼結した後、その相対密度は約 95% で、一定の割合の残留気孔があります。

これらの残留気孔は、サンプルが破壊されたときに亀裂の原因となり、引張強度、延性、破壊靭性、疲労強度などの材料の機械的特性に大きな影響を与えます。 したがって、チタンおよびチタン合金の射出成形製品の相対密度が高いほど、その機械的特性は優れています。

酸素、炭素、窒素、水素などの不純物元素、特に酸素は、材料の降伏強度、引張強度、硬度を高め、延性を低下させます。 不純物元素は、焼結温度でマトリックスチタンに固溶する。 効果的な還元剤がないため、焼結プロセス中にチタンおよびチタン合金の不純物元素を制御することは困難です。 量。

チタンおよびチタン合金の微細構造は、焼結後の粒子サイズと相組成を含め、材料の機械的特性に影響を与える可能性があります。 まとめると、優れた性能を備えた射出成形チタンおよびチタン合金材料は、密度が高く、不純物含有量が少なく（通常は酸素含有量）、適切な合金組成、微細な粒子、および高密度化中の欠陥が少ない.

1.1 粉末原料

粉末原材料の選択は、チタン粉末射出成形プロセスにおける重要なステップです。 粉末の粒度分布と形態は、射出材料の流動性と成形性、剥離中の未加工体の形状保持、および焼結中の収縮に直接影響します。

現在、一般的に使用されているチタンおよびチタン合金粉末の調製方法には、機械的方法と噴霧法が含まれます。

メカニカルミリング（ボールミリング、攪拌ボールミリング、高エネルギー振動ボールミリング、ジェットミリングなど）によって得られる粉末の形状は、一般に不規則または角張っています。

水素化脱水素化（HDH）プロセスは、水素吸収後のチタンの明らかな脆化を利用し、機械的粉砕またはジェット粉砕によって粉砕し、脱水素して不規則な形状のチタン粉末を得る方法です（図3（a）を参照）。 . アトマイズ法（不活性ガスアトマイズ、プラズマビーム回転電極アトマイズ、電極誘導溶解ガスアトマイズなど）は、完全に不活性な雰囲気で行うことができ、原料粉末の純度を高く保つことができ、球状の形状と粒度分布が得られます。図3（b）に示すように、非常に幅が広​​く、良好なパッキング特性があります。

また、鋼粉の製造技術とは異なり、粒子サイズが細かいチタン粉末は製造がより困難です。 粒径が小さくなると比表面積が大きくなり、不純物元素の含有量も多くなります。

通常、MIM で使用されるチタン粉末の粒径は 45 μm 未満です。 粉末の粒子サイズが大きすぎると、射出工程で粉末とバインダーの分離現象が発生しやすくなり、欠陥が発生します。 射出材料の組成設計や金型設計において十分に考慮する必要があります。

Fig.3 HDH（a）とガスアトマイズ（b）MIMに使用されるチタン粉末

1.2 バインダー

バインダーは、射出成形プロセス全体で段階的に存在する担体です。 その主な機能は、粉体を流動状態で金型に均一に充填し、目的の形状を形成し、焼結前の段階までそれを維持することです。

射出成形プロセスでは、バインダーは次の特性を備えている必要があります。低融点、粉末粒子への良好な濡れ性、および射出材料の調製に便利な高速硬化。 射出温度での良好な流動性; 成形後 素地から容易に除去でき、残留物が少なく、分解生成物は無毒、無腐食です。

一般に、バインダー成分には、少なくとも一次成分と二次成分が含まれています。

主成分は、金属粉末粒子を濡らし、必要な流動性を提供するために使用されますが、二次成分は、射出プロセス中およびバインダー主成分の除去後も射出体が十分な強度を維持できるようにします。

ほとんどの場合、バインダー系は、金属粉末とポリマーとの間の適合性を改善するために、界面活性剤などの第 3 成分を有します。

接着剤成分の主成分によると、一般的に使用される接着剤システムは、ワックスベースのシステム、芳香族化合物ベースのシステム、ポリオキシメチレンシステム、および水ベースのシステムに分けることができます。

1.2.1 ワックス系接着剤

ワックスベースのシステムバインダーに一般的に使用されるワックスには、パラフィン、蜜蝋、パームワックスなどのいくつかの短鎖ポリマーが含まれます。 融点が低く、濡れ性が良く、分子鎖が短く、粘度が低く、分解時の体積変化が他のポリマーよりも小さい。 これは、製品の寸法精度を確保するのに役立ちます。

ワックスベースのシステムの一般的に使用される二次成分は、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン-酢酸ビニル共重合体、および高分子量ポリメチルメタクリレートなどです。ワックスと主鎖バインダーに加えて、ステアリン酸などの界面活性剤が使用されますパウダーとポリマーの相溶性を向上させます。

文献で報告された最も初期のワックスベースのバインダーシステムは金子らでした。 パラフィン-ポリ-n-ブチルメタクリレート-エチレンビニルアセテート共重合体-フタル酸ジブチルを結合剤とし、チタン粉末と混合して注射剤を調製します。 、56パーセントの粉末装填、および剥離後に1300度および1.3 Paで焼結。 得られた焼結サンプルは、相対密度が 94% で、圧縮強度が 1000 MPa ですが、不純物含有量が多すぎるため、延性はほとんどありません。

は、真空剥離とアルゴン雰囲気剥離を組み合わせた 2 段階の剥離プロセスを研究しました。これにより、焼結部品の炭素と酸素の含有量が大幅に減少しました。

郭ら。 パラフィンの一部を濡れ性の良いポリエチレングリコールに置き換え、パラフィン-ポリエチレングリコール-ポリエチレン-ポリプロピレン-ステアリン酸バインダーシステムを開発し、純チタンおよびチタン-アルミニウム-バナジウム合金の射出成形で、焼結部品に使用しました。形状保持性が良く、寸法変動が少ない。 酸素と炭素含有量の削減により、パフォーマンスも大幅に向上し、より優れたパフォーマンスが得られます。

さらに、一部の研究者は、パームワックスを使用してパラフィンを部分的に置き換え、パーム油を使用してワックスベースのバインダーシステムのパラフィンを完全に置き換えており[14]、成形効果も非常に優れていますが、パームワックス自体に含まれる酸素元素も酸素源なので、最終製品の炭素と酸素の含有量はわずかに高く、機械的特性はパラフィン系ほど良くありません。

文献で報告されている最適なワックス ベースのバインダー システムは、Friederici らによって提案されました。 . 実験中、パラフィン、低密度ポリエチレン、ステアリン酸の比率を調整して、4 つのバインダー比率を形成しました。 異なる射出材料の成形、剥離、および焼結プロセスを通じて、相対密度が 98.1% で、二次純チタンを満たす化学組成を持つサンプルが得られました。

ワックスベースのバインダーシステムは射出成形で重要な位置を占めていますが、ワックスベースのバインダーシステムは溶剤剥離に有機溶剤を使用し、脱脂効率が低いため、研究者はこれに基づいて革新を続け、新しい接着剤を開発しています。 エージェントシステム。

1.2.2 芳香族化合物系接着剤

芳香族化合物 (ナフタレン、アントラセンなど) は非常に低い温度で溶解できます。 低圧条件下では、融点よりも低い温度で昇華することにより、固体から気体に直接変換できます。 芳香族化合物は結合剤として使用されます。 分離により、剥離プロセスの効率が大幅に向上します。

ワイル等。 チタン粉末射出成形に芳香族化合物を使用。 彼の研究では、高密度のチタン-アルミニウム-バナジウム合金と多孔質のチタン-アルミニウム-バナジウム合金が、結合剤としてナフタレン、1 パーセントのステアリン酸、および 3 パーセントの -12 パーセントのエチレン酢酸ビニル共重合体を使用して調製されました。

実験中、ナフタレンを直接気体に昇華させて排出したため、剥離過程で液相が現れず、サンプル体積も変化せず、溶媒脱脂とは異なり、昇華法に伴う表面エネルギーが低く、一般的でした。変形などの脱脂不良。 、亀裂などを回避することができ、実験は最終的に焼結サンプルの相対密度96.6パーセントを得、炭素含有量は増加しませんでした。

バインダーシステムは優れた製品性能を達成しましたが、システム内の芳香族化合物は依然として環境と身体の健康に影響を与えており、研究や大規模なアプリケーションによって追跡されていません.

1.2.3 POM ベースの接着剤

ポリオキシメチレンは、1984 年に Celanese Corp によって接着剤システムで最初に使用され、その後 BASF によって開発されました。

ポリオキシメチレンがバインダー系の主成分で、その後の開発工程で骨格バインダーとしてポリエチレン（PE）が徐々に追加されます。

このバインダー システムに基づいて、BASF は現在、低合金鋼、ステンレス鋼、工具鋼、チタンおよびチタン合金、セラミックなど、幅広い材料をカバーする射出成形コンパウンドを形成しています。

ポリオキシメチレンの顕著な特徴は、酸性試薬に対してより敏感で、酸分解しやすいことです。 そのため、成形体を軟化温度未満の酸性雰囲気で処理することにより、ポリオキシメチレンが固体状態となり、バインダー成分の沸騰によるクラックや膨張などの不具合がなく、変形が少なく保形性が良好です。 . 正確なサイズ管理。

さらに、拡散速度が大きいため、他の脱脂方法と比較して脱脂速度が高く、従来の溶剤の 10 倍の剥離速度に達することができ、より厚いサイズの剥離が可能です。

POM ベースの接着剤システムには、上記の利点の多くがありますが、多くの欠点もあります。

腐食性の硝酸蒸気は、多くの場合、接触剥離プロセスの触媒として使用されます。 一方では、ポリオキシメチレンは射出前の準備段階と射出成形段階で分解し、非常に有毒なホルムアルデヒドを生成する可能性があり、分解生成物は 2 段階で燃焼する必要があります。 一方、触媒の役割を果たす酸性雰囲気は、機器に対してより腐食性が高く、より多くの投資が必要です。

1.2.4 水性接着剤

前述の結合剤系で使用される結合剤 (ヘプタンやヘキサンなど) または結合剤成分 (芳香族モノマーやホルムアルデヒド) の分解生成物は、多かれ少なかれ環境や作業者に有害です。 したがって、環境に優しい溶剤を使用したバインダー システムを開発することは非常に重要です。

既存の環境に優しいバインダー システムでは、水を剥離溶媒として使用しています。

注射材料の調製における水のさまざまな役割に応じて、このような結合剤系は、ゲルベースと非ゲルベースの 2 つのタイプに分けることができます。

非ゲルベースのシステムに一般的に使用されるポリマーは、より優れた特性を持ち、安価で容易に入手できるポリエチレングリコールです。 低分子量ポリエチレングリコールは 60 度で迅速かつほぼ完全に除去でき、一般的に使用されるポリエチレングリコールの分子量は 500 から 2000 の範囲です。 一般的に使用される主鎖バインダーは、分子量 10,000 のポリメチル メタクリレートです。

69% の粉末負荷で、ポリエチレングリコール - ポリメチルメタクリレート - ステアリン酸の水溶性バインダー成分を使用しました。

実験では、ポリエチレングリコールは 55 度の水中で 5 時間完全に除去され、ポリメチルメタクリレートは 440 度の熱脱結合アルゴン流で完全に除去されました。 準備されたサンプルの最終的な酸素含有量 (質量分率) は 0.2% で、対応する引張強度は 850 ~ 880 MPa で、伸びは 8.5% ~ 16% で、ASTM グレード 5 の Ti 規格に適合していました。

ゲルベースのバインダーのほとんどは、セルロース、スターチ寒天などの天然物質です。

十倉は、チタン粉末射出成形の高分子結合剤を寒天に置き換え、結合剤系の熱安定性、溶解性、射出粘度を研究しました。

メタル パウダー レポート (MPR) は、寒天、水、およびゲル補強材で構成される寒天ベースの接着剤を使用したチタン合金口腔インプラントの製造に関する研究を報告しました。

鈴木らは、質量分率 4% の寒天 (分子量 82 500) を含む結合剤を使用して相対密度 97.3% のサンプルを調製しました。サンプルの炭素および酸素の質量分率は 0 でした.33 0.3% であり、降伏強度は 539 MPa でした。 、伸びは約10パーセントです。 実験結果は、高分子量寒天を使用すると、ゲル強度は増加しますが、残留炭素と酸素の含有量が高くなり、焼結部品の焼結密度が低下し、引張強度と伸びが低下することを示しています。

非ゲルベースの水性バインダーは制御が容易であり、脱脂装置は他の脱脂方法よりも安価であり、バインダーは生分解性で微生物に対して無毒ですが、脱脂廃水の処理には追加費用が必要です。

ゲルベースのバインダー系射出材料によって製造される最終部品のサイズ制御は難しく、組成が十分に安定しておらず、プロセス条件と品質管理が難しく、さらなる研究と最適化が必要です。

1.3 射出成形、剥離、焼結

射出成形プロセスのパラメーターは、射出材料の特性と対象製品の形状によって決まります。

前述のように、チタン粉末の粒子サイズは通常粗いです。 ステンレス材料の射出成形と比較して、粉末とバインダーの分離現象が発生しやすいです。 射出成形の前に、成形体の欠陥を減らすために、射出材料のレオロジー特性に従って適切な成形プロセス パラメータを策定する必要があります。

[Wang et al.] は、Ti–6Al–4V 合金を粉末ワックスベースの結合剤システムと組み合わせて射出成形材料を調製し、さまざまな粉末負荷および温度下での射出材料のレオロジー特性をテストおよび分析し、適切な配合の基礎を提供しました。射出成形プロセスの成形パラメータ。 .

パーク等。 エアロゾル化チタン粉末、HDHチタン粉末、および球状化HDHチタン粉末を使用して射出材料を調製し、それらのレオロジー特性と剥離挙動を測定し、射出材料の成形性指標を提案しました。 性能が評価され、分析結果は、噴射システムで HDH 粉末とエアロゾル化粉末を同時に使用するための理論的基礎を提供しました。

実験的および数値シミュレーション プロセスに基づいて、所望の機械的特性を備えた欠陥のない金属射出成形部品を製造するための最適なプロセス パラメータが、Barriere らによって議論されました。開発 陽解法アルゴリズムにより、数値シミュレーションによる射出工程での材料分離現象の予測を実現します。

チェン等。 水素化脱水素 Ti–6Al–4V プレアロイ粉末と水溶性バインダー システムを使用して注入材料を調製し、異なる温度で異なる厚さのサンプルで水溶性バインダー成分であるポリエチレングリコールの除去率を測定し、式を確立しました。 バインダー系の剥離機構を決定するために、拡散制御剥離数学モデルが使用された。

シダンベ等。 田口メソッドを使用して、最適な焼結温度、時間、加熱速度、雰囲気などのパラメーターの最適な組み合わせを決定しました。

もら。 パーム ステアリンとポリエチレン バインダー システムを使用して Ti-6Al-4V 注入材料を調製し、タグチ法を使用して最適な製造プロセスを策定し、最終的に 934.4 MPa の降伏強度と10パーセントの伸び。 全体的な特性は、ASTM B348-02 医療用チタン合金で指定された要件を満たしています。

オバシら。 ASTM B348–02 チタン合金グレード 23 の要件を満たす特性を持つ Ti–6Al–4V 試験片を準備し、Ti–6Al–4V 粉末 MIM コンポーネントの熱脱脂および焼結プロセスに対する基本的なプロセス パラメータ システムの変更の影響を研究しました。 .

リンバーグ等。 射出成形プロセス中に元素粉末を混合することによりTi–45Al–5Nb–0.2B–0.2Cを調製し、焼結時間と焼結雰囲気が引張特性と微細構造に及ぼす影響を研究し、耐食性を獲得しました。 引張強度約630MPaのサンプル。

郭ら。 射出成形技術によって純チタンおよび Ti-6Al-4V 材料を調製し、合金材料の特性に対する熱間静水圧加圧およびアニーリングなどの熱処理プロセスの影響を研究し、微細構造および機械的特性を用いて熱処理効果を定性的に特徴付けました。テスト。 および定量的特性評価、その微細構造を図 4に示します。

噴射材料は、ガスアトマイズチタン粉末、水素化チタン粉末、およびワックスベースのバインダーシステムを混合することによって調製されます。 射出成形後、溶媒をヘプタンとエタノールの混合物で脱結合し、温度を 350、420 ​​に上げます。 最後に、焼結サンプルの引張特性は 389-419 MPa であり、伸びは 2 パーセント -4 パーセントでした。

この研究グループのメンバーは、ガスアトマイズチタン粉末と水溶性バインダーシステムを使用して純チタンサンプルを調製し、純チタンサンプルの特性に対する焼結温度と保持時間の影響を研究しました。 3 Pa 真空、焼結温度 1350 度、ASTM F2989-13 粉末冶金性能最適サンプルに完全に準拠した 3 時間保持後の伸び 20.3 パーセント、相対密度 96.9 パーセント、引張強度 443 MPa、生物医学グレード II純チタン規格。

図 4 ワックスベースの原料で調製した Ti (a) および Ti-6Al-4V (b) サンプルの微細構造

2 新しいチタンおよびチタン合金射出成形材料

チタンおよびチタン合金は現在、整形外科、口腔病学関連のデバイスおよび医療用インプラントで広く使用されていますが、それらの機械的特性と人間の骨の機械的特性 (弾性率は約 20 GPa) の違いにより、骨で生成されます。 /インプラントインターフェース。 図 5 に示すように、長期的な臨床効果をもたらすストレス シールド効果は大きく損なわれる可能性があります。

したがって、研究者は、チタン材料の構造と合金組成を変更して、天然の人間の骨の構造と特性に近づけることで、チタン材料の機械的特性を調整しました。

図5 生体用チタン合金の弾性率比較

2.1 多孔質チタン材料とチタンセラミック複合材料

多孔質チタン材料と新しいチタン合金系材料は、適切な気孔構造と機械的特性を備えており、整形外科的置換に理想的なインプラント材料です。

一方では、インプラントと骨組織の間の応力の不一致を効果的に減らすことができ、それによって応力遮蔽効果を減らし、インプラントの永続的で効果的な機能を実現します。 一方、多孔質構造は、骨細胞がインプラントに成長するための必要条件です。 相互接続された多孔質構造により、大量の体液の通過が可能になり、骨細胞の成長をさらに促進することができます。

グー等。 チタン-アルミニウム-バナジウム元素粉末に発泡剤および活性剤としてTiH2を添加することにより、開気孔構造を持つ新しいタイプのTC4合金を形成しました。 気孔サイズの分布は均一で、気孔サイズは 90 ～ 190 μm で、気孔率は約 43% ～ 59% です。 、弾性率は 5.8 から 9.5 GPa の範囲です。 Engin等。 [35] 粉末射出成形 (PIM) を気孔形成剤技術と組み合わせて使用​​して微孔質チタン合金を調製し、気孔形成剤ポリメチル メタクリレートの量が合金の密度と圧縮抵抗に及ぼす影響を研究しました。 そして弾性率。

タンサー等。 最終的な多孔性チタン製品の性能に対する初期粉末の影響を研究するために、細孔形成剤として一定量の NaCl および KCl を添加することにより、噴霧球状粉末、HDH チタン粉末、およびワックスベースの結合剤システムを使用し、さらに気孔形成剤を調整することによって。 薬剤の投与量に応じて、医療用インプラントに必要な気孔率と気孔サイズを備えた多孔性チタン材料を得ることができ、材料の化学組成は三次純チタンの基準を満たすことができます。

チェン等。 は、射出成形サンプルを調製するために、水素化チタン粉末ワックスベースの射出と組み合わせた造孔剤としてNaClを使用しました。 NaClの量を調整することで、注入部の内部に連通孔を形成することができ、その機械的性質は海綿骨に似ています。

バルボサ等。 最初に Fe22Cr 粉末を使用して、異なるバインダー システムの射出材料のレオロジー特性をテストしました。 性能試験の結果に従って、適切なワックスベースの結合剤システムを選択し、次に Ti 粉末と気孔形成剤 NaCl と組み合わせて、温間プレスと多成分射出成形を行いました。 、緻密な外側の多孔質コアと多孔度勾配を備えた脊椎インプラントコンポーネントは、脱脂と焼結によって調製されました。

図6 NaClをスペースホルダーとして使用した多孔質チタン射出成形部品

ハイドロキシアパタイト (HA) は、天然の人間の骨組織としての化学組成と結晶構造により、骨の置換と骨の再構築において独自の利点があり、生物医学デバイスでますます重要な役割を果たし始めています。 .

ただし、HA はもろく、機械的特性が低いため、単独で耐荷重コンポーネントとして使用することはできません。 したがって、HA とチタン材料で構成される新しいタイプの生体材料が登場しました。

Thian et al.] は、射出成形による Ti6Al4V/HA 複合材料の製造を研究しました。 まず、Ti6Al4V/HA 複合粉末をセラミックス析出法で調製し、調製した粉末を市販のバインダー PAN-250S と混合して射出材料を調製しました。 注入材料のレオロジー特性をテストし、剥離プロセス中の加熱速度を調べました。 剥離雰囲気と剥離雰囲気のガス流量が剥離部の欠陥、脱バインダ量、残留炭素量に及ぼす影響。 焼結プロセスのパラメーター (加熱速度、焼結温度、保持時間、冷却速度など) の影響。 得られたサンプルの気孔率は約 50% でした。 さらに、体液環境での準備された Ti6Al4V/HA 材料の生物学的分解プロセスが分析され、機械的特性のテスト結果によって特徴付けられました。

2.2 チタン合金の新素材

生物医学分野はチタン材料の応用の重要な分野であり、その応用需要の方向性はチタン材料の開発動向に直接影響します。

初期のチタン材は主に純チタン（相）であったが、純チタン材は強度が低く耐摩耗性に乏しく、Ti6Al4V、Ti6Al7Nb、Ti5Al2.5Fe合金に代表される高強度・高靭性のプラスタイプが開発された。

オーストら。 Ti6Al7Nb 粉末とワックスベースの結合剤システム (パラフィン + PE + ステアリン酸) を使用して、図 7 に示すように、97.6% の相対密度、815 MPa の引張強度、および降伏で、優れた性能を持つ骨ねじ材料の製造に成功しました。 714 MPa の強度。 伸び 8.7% .

研究結果によると、広く使用されているチタン - アルミニウム - バナジウム合金およびチタン - アルミニウム - ニオブ合金の Al および V などの合金元素は、インプラントが人体に入った後に細胞毒性の Al および V 元素イオンを放出し、人体に害を及ぼすことが示されています。 . .

その結果、研究者は、Nb、Ta、Zr、Mo、Sn、および Al および V 元素を含まない他のバイオセーフティ元素を含む新世代のチタン合金システムの一連の開発を実施しました。

現在、開発・研究されているバイオチタン合金には、主にTi-15Nb、Ti-13Nb-13Zr、Ti{4}}Nb-7が含まれます。 Zr-5Ta、Ti-12Mo-6Zr-2Fe、Ti-35.3Nb-5.1Ta-7.1Zrおよび Ti- 29Nb-13Ta-4.6Zr ら [44]。 フライス加工技術やその他の側面の制限により、これらの合金系は粉末射出成形プロセスではほとんど使用されません。

趙ら。 チタン粉末とニオブ粉末を使用して射出成形実験を行い、相対密度が約 95% の TiNb 二相合金の調製に成功しました。 グリーンボディ、剥離部品、および焼結部品の機械的特性のテスト、ならびに異なる合金組成含有量での焼結を通じて、合金の微細構造および機械的特性に対するNb含有量の影響を、観察と比較を比較することによって研究しました。合金の微細構造。

Arockiasamy等。 HDH純チタン粉末にFe元素とZr元素を添加してTi5Fe5Zr合金を作製し、合金の機械的性質を測定した。 機構。

MIM によって準備された Ti6Al7Nb 骨ねじ

3. 展望

チタンおよびチタン合金の低比重、高比強度、優れた生体適合性と耐酸化性、および優れた耐食性により、航空宇宙、医療、化学、自動車、および日用消費財での優れた用途が実現します。 開発の可能性。

鍛造、鋳造、機械加工などの従来の加工技術と比較して、粉末射出成形には明らかな利点、均一な合金組成、高い原材料利用率、および大規模で複雑な部品の強力な生産能力があり、チタンの生産を大幅に促進できます。とチタン合金製品。 とアプリケーション。

チタンおよびチタン合金の射出成形の研究ではある程度の進歩が見られますが、実際の工業生産プロセスでは、高品質の粉末原料の価格は比較的高く、新しい高品質のチタン合金システムの変換と適用射出成形が不十分で、製品の化学組成を制御することが困難です。 大きな問題など、解決すべき問題が相次いでいます。

さらに、近年のマイクロシステム技術の急速な発展に伴い、マイクロシステムで使用されるマイクロコンプレックスコンポーネントの需要は増加し続けています。 粉末射出成形は、従来の製品タイプからマイクロ製品に移行し、粉末マイクロ射出に発展させる必要があります。 成形技術。

現在、マイクロ射出成形技術のほとんどは、ポリマー、ステンレス鋼、およびその他の材料システムに焦点を当てています。 チタンおよびチタン合金のマイクロインジェクション成形には、まだ研究すべき多くの問題があります。

したがって、チタンおよびチタン合金射出成形研究の開発は、新しいチタン合金システムの研究開発、低コストで高品質のチタン合金粉末調製技術の開発、およびチタンのマイクロ射出成形に関する研究に焦点を当てる必要があります。マイクロおよび複雑なデバイスに適した材料。

チタンおよびチタン合金の射出成形技術に関する詳細な研究により、チタンおよびチタン合金の射出成形技術は大きな進歩を遂げ、チタン産業の急速な発展を促進すると考えられています。

鋳造後の工程

1.熱処理：焼きなまし、炭化、焼き戻し、焼き入れ、焼きならし、表面焼き戻し

2.加工設備：CNC、WEDM、旋盤、フライス盤、ボール盤、グラインダーなど。

3.表面処理：粉体吹き付け、クロムメッキ、塗装、サンドブラスト、ニッケルメッキ、亜鉛メッキ、黒化、研磨、ブルーイングなど

金型・検査治具

1. 金型の耐用年数: 通常は半永久的です。 (失われた泡を除く)

2. 金型納期: 10-25 日 (製品構造と製品サイズによる)。

3.金型と金型のメンテナンス：Zhongweiは精密部品を担当しています。

品質管理

1. 品質管理: 不良率は 0.1% 未満です。

2.サンプルと試運転は、生産中および出荷前に100％検査され、ISDO基準または顧客の要件に従って大量生産のサンプル検査が行われます

3.試験装置：探傷、スペクトラムアナライザー、ゴールデンイメージアナライザー、三次元測定機、硬さ試験機、引張試験機。