[發明專利]一種難熔材料球形粉末的制備方法

在審

• 申請號: 201711342397.2
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN107931622A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 楊坤;湯慧萍;王建;楊廣宇;劉楠;賈亮;許忠國
• 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
• 代理公司: 西安創知專利事務所61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于粉末制備技術領域，具體涉及一種難熔材料球形粉末的制備方法。

背景技術

隨著注射成型、3D打印、熱等靜壓等粉末冶金近凈成形技術的發展，粉末冶金近凈成形零件已經在航空航天、生物醫療、機械等領域取得了廣泛的應用，并且展現出了巨大的市場潛力。原料粉末的性能和粒徑是決定粉末冶金近凈成形零件的精度和致密度的重要因素。為了進一步提高粉末冶金近凈成形零件的質量和性能，對粉末的性能如流動性、松裝密度、球形度的要求也越來越高。因此，制備高性能的粉末成為粉末冶金近凈成形領域的研究熱點。

常規的粉末制備方法如氣霧法、等離子霧化法以及等離子體旋轉電極法已用于鈦、鈦合金、不銹鋼等金屬球形粉末的制備，但難熔材料具有熔點高、導熱快的特點，常規的粉末制備方法不易實現高性能的難熔材料粉末的制備。其它的制備方法如化學還原法、機械破碎球磨法、電解法、液相還原法存在著工藝流程繁瑣、副產品較多、難熔材料粉末形狀不佳或流動性差的缺點，難以滿足粉末冶金近凈成形的要求。

為了克服上述缺點，國內外相繼開發出高溫火焰球化法和等離子體球化法，對不規則形狀的難熔材料粉末進行二次處理以獲得球形粉末。但由于不規則形狀的難熔材料粉末的自身缺陷，這兩種方法的球形粉末收得率較低，為30％～40％，并且難以分離出未球化的粉末。導致球形粉末的質量不高。

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，提供了一種難熔材料球形粉末的制備方法。該方法將難熔材料預制團粒坯體通過等離子發生裝置的高溫區，難熔材料預制團粒坯體急劇熔化，迅速收縮球化生成球形粉末，由于難熔材料預制團粒坯體徹底熔融，熔融液的表面張力增大，提高了粉末的球形度，避免了衛星粉末和空心粉末的產生，最終得到致密均勻、表面光滑潔凈，球形度高的難熔材料球形粉末。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種難熔材料球形粉末的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將難熔材料原料粉末和粘結劑混合均勻，然后進行造粒，得到預制團粒；所述預制團粒的粒徑為50μm～500μm，孔隙率為20％～60％；

步驟二、將步驟一中得到的預制團粒進行真空燒結或氫氣氣氛保護燒結，得到預制團粒坯體；

步驟三、將步驟二中得到的預制團粒坯體裝入等離子體設備的定量送粉裝置中，所述預制團粒坯體在氣體作用下通過輸送管道送入等離子體發生裝置的高溫區中，熔化收縮生成致密球體，然后落入收集罐中，得到難熔材料球形粉末；所述難熔材料球形粉末的粒徑為25μm～200μm，流動性小于30s/50g。

上述的一種難熔材料球形粉末的制備方法，其特征在于，步驟一中所述難熔材料為金屬或陶瓷，所述金屬為鎢、鎢合金、鉬、鉬合金、鉭、鉭合金、鈮、鈮合金、鉻、鉻合金、釩、釩合金、釕和釕合金中的一種。

上述的一種難熔材料球形粉末的制備方法，其特征在于，步驟一中所述難熔材料原料粉末為粒度為0.1μm～10μm的未經球化處理的原料粉末。

上述的一種難熔材料球形粉末的制備方法，其特征在于，步驟一中所述粘結劑為聚乙烯醇水溶液，所述聚乙烯醇水溶液的質量濃度為1％～6％。

上述的一種難熔材料球形粉末的制備方法，其特征在于，步驟一中所述難熔材料原料粉末和粘結劑的質量之比為(8～12)：1。

上述的一種難熔材料球形粉末的制備方法，其特征在于，步驟一中所述造粒的方法為噴霧造粒。

上述的一種難熔材料球形粉末的制備方法，其特征在于，步驟一中所述預制團粒的形狀為球形或近球形。

上述的一種難熔材料球形粉末的制備方法，其特征在于，步驟二中所述真空燒結的真空度小于2×10^-2Pa；所述氫氣氣氛保護燒結的氫氣流量大于4L/min；所述真空燒結或氫氣氣氛保護燒結的燒結溫度均大于800℃，升溫速度均為2℃/min～10℃/min，燒結時間均為0.5h～3h。

上述的一種難熔材料球形粉末的制備方法，其特征在于，步驟三所述預制團粒坯體的送粉速度為1g/min～100g/min，所述氣體為氬氣、氮氣、氫氣或氦氣。

本發明與現有技術相比具有以下優點：