[發明專利]一種氣霧化制備粒徑細化鈦基球形粉末的方法

有效

• 申請號: 201710752593.0
• 申請日: 2017-08-28
• 公開（公告）號: CN107498059B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 趙少陽;陳剛;湯慧萍;李增峰;談萍;殷京甌;葛淵;沈壘;文佳藝
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;B22F1/00
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

本發明公開了一種氣霧化制備粒徑細化鈦基球形粉末的方法，該方法為：一、將鈦基原料與錫料裝入熔煉坩堝中，然后置于真空感應熔煉氣霧化設備的熔煉室中進行真空感應熔煉；二、待所述鈦基原料與錫料經真空感應熔煉融化后，充入氬氣保護，再對位于熔煉坩堝底部的石墨導流管進行加熱，鈦基原料與錫料融化后產生的熔融液經加熱的石墨導流管自由落至霧化室，經真空感應熔煉氣霧化處理后得到霧化粉末，在收集罐中得到鈦基球形粉末。本發明采用向鈦原料或鈦合金原料中引入錫元素用降低熔煉后得到熔融液的粘度，使得在氣霧化時易于被破碎，制得的粉末的粒徑變細，其中，鈦基球形粉末中粒徑小于45μm的粉末的收率不小于28％，粉末內部孔隙減少，空心粉數量降低。

技術領域

本發明屬于粉末冶金技術領域，具體涉及一種氣霧化制備粒徑細化鈦基球形粉末的方法。

背景技術

球形鈦及鈦合金粉末因其流動性好、氣孔夾雜少、雜質含量低等優點，是高性能粉末冶金鈦及鈦合金近凈成型制造加工的重要基礎原料。近年來，航空、航天、船舶、能源、汽車及生物醫用等行業對高性能粉末冶金鈦及鈦合金零部件的需求量成倍增長，同時以3D打印技術為代表的新型快速成型裝備及工藝技術(激光快速制造、電子束選區熔化技術)獲得了飛速發展，粉末冶金鈦及鈦合金迎來了歷史性的發展機遇，如航空工業的航空發動機零部件，汽車工業中高檔汽車的增壓渦輪等部件及鈦合金醫學個性化植入體等產品均為粉末冶金鈦及鈦合金零部件。

目前，球形鈦合金粉末的制備方法主要包括：真空感應熔煉氣霧化法(VIGA)、等離子旋轉電極法(PREP)、等離子球化法等。制備出細粉率高、純度高、成本相對低廉、氧含量低等優點的鈦合金粉末是目前制粉行業發展的主導趨勢。等離子旋轉電極法存在細粉收率低，而等離子球化法生產成本相對高、生產效率低等缺點。氣霧化方法是目前制備球形鈦合金粉末應用最廣泛的技術，其制備的鈦合金粉末具有細粉率高、成本較低等優點，不僅可以應用于多種3D打印技術領域，還是粉末注射成型、熱等靜壓等其它粉末冶金技術的必備原料。申請號為201210520110.1和201410687649.5的專利中已經詳細地介紹了球形鈦合金粉末的制備方法和裝置。但是，由于鈦合金粉末氣霧化技術條件的限制原因，導致45μm以下的鈦合金細粉收率普遍僅為20％～23％，且氣霧化粉末還具有孔隙率高、空心粉數量多的缺點。因此，現階段針對氣霧化技術的主要技術攻關在于氣霧化設備的結構設計，其中包括霧化器、熔液導流管以及冷壁坩堝的優化設計。

然而，這些部件的結構優化設計和改造不僅需要長期的技術積累和支撐，而且技術要求極高。因此，提高氣霧化鈦合金粉末細粉收率是目前亟待解決的技術難題，同樣也一直困擾著廣大粉末冶金工作者。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供了一種一種氣霧化制備粒徑細化鈦基球形粉末的方法。該方法采用向鈦基原料中引入錫元素，用來降低鈦基原料熔融液的粘度，使得熔融液的液滴在氣霧化時破碎的難度得以降低，從而熔融液的液滴更容易被破碎，所制得的粉末的粒徑變細，且內部孔隙減少，空心粉數量降低。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種氣霧化制備粒徑細化鈦基球形粉末的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將鈦基原料和錫料裝入熔煉坩堝中，然后置于真空感應熔煉氣霧化設備的熔煉室中，對所述熔煉室抽真空至室內的真空度不大于5Pa，然后在溫度為1600℃～1800℃條件下進行真空感應熔煉；所述錫料的用量為鈦基原料與錫料總質量的1％～3％；

步驟二、待步驟一中所述鈦基原料和錫料經真空感應熔煉完全融化后，向所述熔煉室內充入氬氣保護，再對位于熔煉坩堝底部的石墨導流管進行加熱，所述鈦基原料和錫料完全融化后產生粘度低的熔融液，所述熔融液經加熱的石墨導流管自由落至霧化室進行氣霧化處理，氣霧化處理后在收集罐中得到粒徑細化鈦基球形粉末，所述粒徑細化鈦基球形粉末中粒徑小于45μm的鈦基球形粉末的收率不小于28％；所述氣霧化處理的過程中所用的氣霧化氣體為氬氣。