[發明專利]等離子旋轉電極制備銅合金粉末的方法

在審

• 申請號: 201811245678.0
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109513944A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 王曉明;趙陽;黃柯;朱勝;王思捷;韓國峰;石晶;常青;李華瑩;任智強;滕濤
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍裝甲兵學院
• 主分類號: B22F9/14
• 分類號: B22F9/14;B33Y70/00
• 代理公司: 常州市江海陽光知識產權代理有限公司 32214
• 代理人: 孫培英

本發明公開了一種等離子旋轉電極制備銅合金粉末的方法，先按照銅合金組成的化學配比進行配料，熔煉鍛造機加工制造成合金棒料；將合金棒料置于等離子旋轉電極制粉設備內，對設備制粉室進行抽空后，充入惰性保護氣體；開啟設備，超高速合金棒在等離子弧熱源的加熱下熔化成液體，并在離心力作用下，將液體拋出并粉碎為高溫細小液滴，小液滴在快速冷凝過程的表面張力作用下固化成球形，落入粉末收集器。本發明采用高速等離子旋轉電極工藝制備銅合金粉末，制得的銅合金粉末球形度高、粒徑范圍窄，少空心粉和衛星粉，同時氣體夾雜少，粉末品質高，具有優異的物理、化學和綜合力學性能，特別適用于在電子束鋪粉式增材制造工藝使用。

技術領域

本發明涉及一種增材制造銅合金粉末原材料的制備工藝，具體涉及等離子旋轉電極制備電子束成形用銅合金粉末的方法。

背景技術

以數字化、網絡化、個性化、定制化為特點的增材制造技術正在快速改變傳統的生產方式和生活方式，勢必推動第三次工業革命。近幾年，增材制造設備逐漸成熟，但目前用于增材制造的材料種類少、性能不穩定，成為制約該技術發展和應用的瓶頸問題。目前，多數定制化的高端金屬粉末主要依賴于進口，而國外廠商常將原材料和設備捆綁高價銷量，極大的制約了我國增材制造技術的發展。

目前，對于鋪粉式金屬增材制造而言，電子束和激光成為主流，而其對鋪粉要求極高，比如要求粉體流動性好、顆粒直徑和形貌合理搭配、成分要均勻、鋪粉要平整等要求；這些要求的實現，粉末的化學和物理性能穩定是前提。

高性能金屬構件增材制造需要粒徑細而窄、粒徑均勻、球形度高、氧含量低的各類金屬粉末，而且只有配套適宜的金屬粉末材料才能制造出結構精度高、力學性能好的零件，同時也可以顯著提高材料的利用率，降低制造成本，縮短生產周期。因此，研發適應于增材制造的金屬粉體材料是其技術的發展方向和主要動力之一。目前，多數單位采用常規的噴涂粉末來代替，有很多的不適用性。國內受制備技術所限，粉末主要存在以下問題，包括：（1）粉末成分的穩定性（含氧量、夾雜數量、成分偏析）；（2）粉末物理性能的穩定性（粒度分布、球形度、流動性、松裝比等）。目前大多采用氣霧化制粉技術，所得的粉末球形度低、衛星球多，流動性差。

相比于氣霧化工藝，等離子旋轉電極制粉工藝可以不受熔化坩堝及其他的污染，成品粉末純潔，達到高潔凈、高成品率要求。

例如中國專利文獻CN 106853536 A（申請號 201611174431.5）公開了一種制備3D打印用CoCrWMo合金球形粉末的方法，包括以下步驟：1）采用二次及以上真空自耗感應熔煉制得CoCrWMo鑄態合金棒料，并精加工成合金棒料；2）對等離子旋轉電極制粉設備的制粉室抽真空度后，向制粉室充入He、Ar混合氣體0.7～0.9MPa；3）等離子槍電流為1100～1500A，電壓為50～65V，合金棒料的轉速為14000～18000r/min，等離子槍與合金棒料之間的距離為30～50mm，超高速旋轉的合金棒端部在同軸的等離子體電弧加熱源的作用下熔化成液膜，并在離心力作用下向電極端外緣甩出，在空中破碎成球并快速凝固，最終落入制粉室下方的粉末收集器，制得CoCrWMo合金球形粉末。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種等離子旋轉電極制備電子束成形用銅合金粉末的方法。

實現本發明目的的技術方案是一種等離子旋轉電極制備銅合金粉末的方法，包括以下步驟：

①按照所要制備的銅合金粉末的化學組成進行配料，采用真空感應爐熔煉得到鑄錠后再鍛造，將其機加工制造成組織致密的鍛態合金棒料。

②將步驟①制備的合金棒料作為電極置于等離子旋轉電極制粉設備內，對設備制粉室進行抽空后，充入惰性保護氣體。