[發(fā)明專利]一種制備鈦基硬質(zhì)材料粉末的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910023287.9
• 申請(qǐng)日: 2009-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN101602108A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃衛(wèi)東;薛蕾;陳靜;林鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F9/16
• 分類號(hào): B22F9/16
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心
• 代理人: 慕安榮

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及粉末冶金領(lǐng)域，是一種制備鈦基硬質(zhì)材料粉末的方法。

二、背景技術(shù)

隨著激光熔覆技術(shù)在航空航天、能源電力、冶金機(jī)械等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，特別是 用于制備耐磨、耐蝕涂層，對(duì)于硬質(zhì)顆粒粉末的性能要求越來(lái)越高。目前市場(chǎng)銷售的 硬質(zhì)顆粒粉末多為機(jī)械粉碎法制備的，形狀不規(guī)則，多尖角，由于熔覆層中有一定的 應(yīng)力，所以這些顆粒進(jìn)入熔覆層后，在尖角處應(yīng)力比較大，在熔覆層制備過程或后期 的使用過程中易產(chǎn)生裂紋，因此球形硬質(zhì)顆粒在激光熔覆層中應(yīng)用是最佳的。目前制 備球形粉末的方法主要有氬氣霧化法和等離子旋轉(zhuǎn)電極法，這兩種方法都要使用棒料 作為原材料，而硬質(zhì)材料本身非常硬、脆，難以制備大體積的棒料，且這些材料的熔 點(diǎn)一般都比較高，對(duì)設(shè)備能力要求較高。目前獲得球形硬質(zhì)顆粒粉末的主要方法為高 溫下對(duì)粉末進(jìn)行球化，采用火焰、等離子等熱源，將不規(guī)則粉末表面局部熔化，在表 面張力的作用下獲得球形或近球形的粉末，但球形率不高，還存在一定量的不規(guī)則粉 末。

三、發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的球形率不高、存在一定量的不規(guī)則粉末的不足，本發(fā)明 提出了一種制備鈦基硬質(zhì)材料粉末的方法。

本發(fā)明的技術(shù)特征在于，在氮?dú)饣驓鍤猸h(huán)境中，激光功率為5～8kW，光斑為5～ 8mm條件下，球形純鈦粉末或粉末混合物以15～30g/min的送粉率經(jīng)激光瞬時(shí)輻照， 純鈦粉末與氣體或與混合物中的其他材料在高溫下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，獲得球形的鈦基硬 質(zhì)材料粉末，其具體制備過程是：

1.粉末烘干；將粒度為25～150μm的純鈦粉末、或混合粉末進(jìn)行真空烘干后，放 入送粉筒內(nèi)；烘干溫度為120℃，真空度為-0.1MPa，烘干時(shí)間為4h。

2.制備鈦基硬質(zhì)材料粉末；氣氛保護(hù)箱內(nèi)充氮?dú)饣驓鍤猓獨(dú)饧兌取?9.99％，氬 氣純度≥99.99％；打開激光，由送粉器將粉末送至光束下，粉末經(jīng)瞬時(shí)輻照，溫度升 高，由于鈦合金在高溫下的高活性，導(dǎo)致純鈦粉末與環(huán)境氣體或其他混合粉末發(fā)生化 學(xué)反應(yīng)，生成表層富集鈦基硬質(zhì)化合物的鈦粉顆粒，甚至是反應(yīng)完全的完整鈦基硬質(zhì) 化合物粉末顆粒，散落在集粉器內(nèi)；自然冷卻后取出；制備參數(shù)為：激光器功率為5～ 8kW，光斑直徑為5～8mm，送粉率為15～30g/min，載粉氣流量為150～400L/h， 載粉氣體為氬氣或氮?dú)狻?

由于粉末在保護(hù)氣氛下生成，激光加工又是無(wú)接觸加工，無(wú)外來(lái)雜質(zhì)污染，因此 可以獲得純凈的粉末；由于原始純鈦粉末是球形的，所以生成的鈦基硬質(zhì)材料粉末的 球形度較好。

四、具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

本實(shí)施例是通過激光的方法制備粒度范圍為25～50μm的球形TiN硬質(zhì)材料粉 末，其工藝過程為：

1.將粒度為25～50μm的純鈦粉末真空烘干后，放入送粉筒內(nèi)；烘干溫度為120℃， 真空度為-0.1MPa，烘干時(shí)間為4h。

2.氣氛保護(hù)箱內(nèi)充氮?dú)猓獨(dú)饧兌取?9.99％；打開激光，由送粉器將粉末送至光 束下，純鈦粉末與氮?dú)庠诟邷叵路磻?yīng)后，形成TiN粉末，散落在集粉器內(nèi)；自然冷卻 后取出；激光器功率設(shè)為5kW，光斑5mm，送粉率為15g/min，載粉氣流量為150L/h， 載粉氣體為氮?dú)猓兌取?9.99％。

實(shí)施例二

本實(shí)施例是通過激光的方法制備粒度范圍為75～150μm的球形TiN硬質(zhì)材料粉 末。其工藝過程為：

1.將粒度為75～150μm的純鈦粉末真空烘干后，放入送粉筒內(nèi)；烘干溫度為 120℃，真空度為-0.1MPa，烘干時(shí)間為4h。

2.氣氛保護(hù)箱內(nèi)充氮?dú)猓獨(dú)饧兌取?9.99％；打開激光，由送粉器將粉末送至光 束下，純鈦粉末與氮?dú)庠诟邷叵路磻?yīng)后，形成TiN粉末，散落在集粉器內(nèi)，待自然冷 卻后取出；激光器功率設(shè)為8kW，光斑8mm，送粉率為30g/min，載粉氣流量為300L/h， 載粉氣體為氮?dú)猓兌取?9.99％。

實(shí)施例三

本實(shí)施例是通過激光的方法制備粒度范圍為20～50μm的球形TiC硬質(zhì)材料粉末。 其工藝過程為：

1.將粒度為25～50μm的純鈦粉末、石墨粉末真空烘干后，在球磨機(jī)上進(jìn)行混合， 混合時(shí)間為20小時(shí)；將混合后的Ti+C粉末混合物放入送粉筒內(nèi)；烘干溫度為120℃， 真空度為-0.1MPa，烘干時(shí)間為4h。