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铁基粉末冶金合金化在医疗领域的技术提高
发表时间:2021-05-10     阅读次数:     字体:【

粉末冶金独有的优势,可以根据添加不同的粉末来调整零部件使用的性能,事实上每个铁基粉末冶金零件都是由多种元素粉末按合金成分的要求配制与混合均匀后制作的,在制作粉末冶金件的初期就需要将所选的粉末混合,这个过程叫做预混合粉。所以对于每一个粉末冶金厂家来说,都会有和混合车间,下图是连云港东睦新材料有限公司的混合粉车间及混合粉设备。

对于常规压制用的预混合粉,为了减小压制成形时压坯与阴模壁间的摩擦与粉末颗粒之间的摩擦,都必须添加适量的润滑剂,一般约为1%(质量分数)。在铁基粉末冶金结构零件生产中,对于铁粉与石墨粉的预混合粉生产的铁基零件,只涉及铁与碳两种元素。大量生产经验证明,使用一定粒度组成的铁粉,无论是还原铁粉还是水雾化铁粉,与石墨粉混合均匀和压制成压坯,在1120℃烧结30min,都可得到今人满意的铁-碳合金烧结钢零件。这表明,在足够高的烧结温度下,碳原子可以均匀地扩散到铁中,形成奥体固溶体。因此一般铁基粉末冶金结构零件材料可用元素粉混合法,即预混合粉生产。

在粉末冶金件应用在医用牙科制作的最初期,用于补牙齿的粉末叫做切削粉末,它们是由铸锭切削加工制成的。用这种工艺生产的是致密的、有点细长的切屑。切削加工之前,要将铸锭在低于被加工合金的初熔点的温度下进行热处理,以使其均匀化。用控制均匀化过程结束时的冷却速度可改变均匀化锭坯内的相分布。均匀化和切削加工之后,再进一步加工成粉末。例如,为了进一步减小粒度,可将切削加工的粉末进行球磨。可用有专利权的酸处理方法洗涤粉末,以改变粉末在汞齐化时的性状。为了消除切削时产生的残余应力,也可将粉末进行消除应力处理。用普通雾化工艺制造的雾化粉末,其颗粒略呈不规则状。较小的颗粒趋向于球形。雾化粉末也要进行热处理,以增大粉末颗粒中的晶粒度。这可降低与汞的反应速率。雾化粉末常常用酸进行清洗。目前也在使用切削和雾化粉末的混合粉。

之所以粉末冶金能用在各个领域,就是因为他可以添加不同粉末来满足生产零部件的使用性能,比如牙科用汞齐合金是由液态汞与银基合金粉末反应形成的。可将粉末的组成分为两大类;铜含量低的和高的。低铜合金的组成是银含量大于65%、锡含量为29%和含铜量不高于6%.高铜合金是在20世纪60年代和70年代研制出来的,它们的含铜量较高(直到30%左右)。当银-锡合金粉末与汞相接触时,银和锡就溶解在汞中,同时汞扩散到粉末中。银和锡在汞中的溶解度都有限,所以形成析出物;叫做Y1的Ag2Hg3,而锡相,大体上形成叫做γ2的SnsHg.这些反应一直继续到汞被耗尽为止。最终生成一种复合物,它们是外包以银汞和锡-汞金属间化合物层的未反应的合金粉末。最终生成的汞齐中也有某些孔隙。汞齐的性能取决于汞与粉末之比、组成和形态的粉末变量以及补齿技术。高铜合金粉可能是银制粉和银-锡粉。或预合金银、锡和铜粉的混合物。汞齐形成的基本机理(相互扩散和形成析出物)与低铜合金相同。在二元银-铜和银-锡粉末的混合物中,在银-铜颗粒表面形成外包CusSns层,CusSn;相是由于溶解的锡扩散到银-铜颗粒表面而形成的。这个反应可消除形成的Y2(Sng Hg)相的大部分或全部,y2相是汞齐中最不耐用的组分,也是在口腔中耐腐蚀性最差的相。当预合金银-锡-铜合金与汞发生汞齐化时,发生相似的反应,但CusSns相的形态不同。在这种情况下,是形成包覆颗粒的棒状Cu6Sn5析出物。这种棒状结构可改善与基体的结合,同时可提高抗变形能力。成品汞齐是由包在被覆有一层Cu6Sn5的未消耗完的合金颗粒外层的Yi(Ag2Hg3)基体所组成。从而,可减少或消除形成不良的γ2相。

 
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