[發明專利]一種高純致密球形鉬粉的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201710417547.5
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN107309434B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 劉金濤;陳連忠;陳海群;朱興營;周法;馬建平
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: B22F9/14
• 分類號: B22F9/14;B22F1/00;B33Y70/00;C23C4/08
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發明提供了一種高純致密球形鉬粉的制備方法及其應用，屬于球形金屬粉末材料制備技術領域。本發明以常規還原鉬粉為原料，通過調整造粒工藝主動控制造粒鉬粉的粒徑范圍，并對脫膠排雜燒結后得到的鉬粉進一步篩分，有效控制等離子球化處理前造粒鉬粉的粒徑，有利于最終球化鉬粉的粒度控制。造粒及篩分處理后的鉬粉粒徑分布窄，配合輸入功率、送粉速率及氣體流量等球化工藝參數，可以有效降低鉬粉等離子球化處理過程中的汽化及燒損，有利于生產工藝的穩定，極大的提高了生產效率及產品品質；通過將氫氣引入鉬粉的脫膠排雜及燒結工藝，有效的降低了球化前鉬粉的雜質含量；同時鉬粉的篩分、球化、冷卻、收集均在氬氣保護氣氛下進行操作，有效的降低了產品的氧含量。

技術領域

發明涉及一種以還原鉬粉為原料制備粒徑可控3D打印用高純致密球形鉬粉的方法，屬于球形金屬粉末材料制備技術領域。

背景技術

鉬是一種重要的難熔稀有金屬，以其優越的力學性能、導電性能、高溫強度、抗腐蝕抗氧化性能，被廣泛應用于航空航天、原子能、國防、石油化工、機械制造、電子電氣、冶金鋼鐵等現代工業技術領域。隨著現代科技特別是電子信息、航空航天等高端技術的飛速發展，對具有復雜形狀、均勻組織的高性能、高精度鉬制品的需求急劇增加。而以3D打印技術為代表的增材制造技術，由于其快速靈活、節約材料、個性化定制的優點，在以鎢、鉬、鉭、鈮等高熔點、傳統難加工材料的高性能、復雜幾何形狀部件的加工成型方面具有明顯的優勢，是先進制造技術的重要發展方向。

鉬粉是鉬制部件3D打印技術發展的物質基礎，其成分、形貌、粒徑大小及分布直接影響著3D打印鉬制部件的質量與性能。3D打印用鉬粉不僅需要具備球形度好、致密度高、含氧量低等特性，同時還希望其粒徑均勻、可控，并且可以以較低的成本進行批量工業化生產。

目前國內外尚無成熟的制備技術適用于3D打印用粒徑可控高純致密球形鉬粉的生產。采用常規還原工藝制備的鉬粉，雖然工藝成熟且成本較低，但制得的鉬粉形貌不規則、致密度低，且粉末團聚現象嚴重，流動性差；而采用霧化法或者旋轉電極法等手段制備的鉬粉，受到方法本身的限制，普遍存在雜質含量高、粒徑大且分布難以控制的缺陷，同時生產成本較高，工藝難度大。由此可見，以現有生產工藝得到的鉬粉難以滿足3D打印技術對于高性能鉬粉的需求，因此制備粒徑分布均勻可控，含氧量低，致密度高，流動性好的3D打印用高性能鉬粉成為技術發展亟待解決的難題。

發明內容

本發明的目的是針對現有生產工藝制得的鉬粉流動性差、致密度低、含氧量高、粉末粒徑難以控制等問題，提供一種高純致密球形鉬粉的制備方法。該方法以還原鉬粉為原料，制備粒徑可控的高純致密球形鉬粉，本方法制備的鉬粉可以滿足3D打印領域對于高性能鉬粉的迫切需求。

為達到上述目的，本發明的解決方案如下：

一種高純致密球形鉬粉的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：將還原鉬粉、粘結劑和去離子水混合，制成漿料；

步驟2：將所述漿料進行噴霧造粒，干燥后得到鉬粉團聚體；

步驟3：將所述鉬粉團聚體進行脫膠、排雜及燒結處理，獲得造粒鉬粉；

步驟4：將所述造粒鉬粉進行篩分，得到所需粒徑范圍的造粒鉬粉；

步驟5：將所需粒徑范圍的造粒鉬粉送至等離子體炬芯部區域，得到熔融鉬粉；

步驟6：將所述熔融鉬粉冷卻固化，得到高純致密球形鉬粉。

在一可選實施例中，步驟1中所述的還原鉬粉的費氏粒度范圍為0.5μm-6μm，純度以質量分數計大于99.9％；所述粘結劑為聚乙烯醇；所述粘結劑的含量為所述粘結劑與所述去離子水總質量的1％-10％；所述漿料中固相質量百分含量為30％-70％。