[發明專利]一種增材制造用真空氣霧化CuCrZr粉末的熔煉工藝

在審

• 申請號: 202010725180.5
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111992726A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 許榮玉;唐躍躍;蔣保林;魏放;蔣陳
• 申請（專利權）人: 江蘇威拉里新材料科技有限公司
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;C22C9/00;B33Y70/00
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 李延峰

一種增材制造用真空氣霧化CuCrZr粉末的熔煉工藝，包括如下步驟：選用CuCrZr預合金棒材作為原材料，其中各成分的質量分數比為Cr：0.87％，Zr：0.13％，Cu：Bal；將CuCrZr預合金棒材放在熔煉坩堝內，并對整個設備進行抽真空和置換惰性氣體保護；對CuCrZr預合金棒材進行加熱熔化，待其融化成金屬液后，進行精煉，溫度控制在1200?1300℃，時間20min；金屬液流入漏包，漏包保溫溫度為1250℃；金屬液進入霧化噴嘴，在霧化壓力為3Mpa的條件下進行霧化制粉；粉末冷卻拆粉后進行初篩。本發明制備的CuCrZr粉末中Cr和Zr的元素損失率大大降低，收得率大幅提高，成分均勻穩定。

技術領域

本發明涉及一種增材制造用合金粉末的制備方法，尤其一種增材制造用真空氣霧化CuCrZr粉末的熔煉工藝，屬于金屬粉末冶金技術領域。

背景技術

以“3D打印”為全新概念的增材制造技術由于具有生產流程短、材料利用率高等特點，在形狀復雜、小批量、個性化金屬產品的制備方面具有獨特的優勢，該技術目前已成為各國實施技術創新、提振本國制造業的重要著力點。Cu-Cr-Zr合金作為高強高導高性能時效強化型銅合金以其優越的綜合性能而廣泛應用于集成電路引線框架材料、熱交換材料、電車和電力機車架空導線及電氣化高速鐵路用接觸線等諸多領域。

目前，CuCrZr合金的制備主要采用非真空熔煉技術，主要研究CuCrZr合金鑄態的性能、強化機理以及熱處理工藝；而對增材制造用CuCrZr粉末的熔煉工藝以及制備方法研究甚少甚至成為空白。在CuCrZr合金粉末熔煉過程中，由于合金元素Cr和Zr的熔點比基體元素Cu的熔點高約850℃(Cr熔點1890℃，Zr熔點1852℃，Cu熔點1083℃)，并且Cr和Zr的密度都比Cu小(Cr密度7.19g/cm³，Zr密度4.57g/cm³，Cu的密度8.93g/cm³)，在高真空以及惰性氣體氛圍保護的真空氣霧化粉末熔煉過程中合金元素Cr和Zr容易漂浮于Cu液表面，且燒損嚴重，使得制備的合金粉末成分極為不均為；再者由于Zr在高溫下反應活潑，使用真空氣霧化技術制備粉末過程中容易與普通爐襯材料、坩堝材料等發生化學反應，生成不易還原的化合物，使得CuCrZr粉末中Zr元素的收得率很低，甚至沒有。因此，如何冶煉制得高質量的增材制造用真空氣霧化CuCrZr粉末，是本領域亟需解決技術難題。

發明內容

為了克服現有技術的上述不足，本發明提供一種增材制造用真空氣霧化CuCrZr粉末的熔煉工藝，采用該工藝制備的CuCrZr粉末中Cr和Zr元素的元素損失率大大降低，CuCrZr粉末中元素收得率大幅提高，粉末成分均勻穩定。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：

一種增材制造用真空氣霧化CuCrZr粉末的熔煉工藝，包括如下的操作步驟：

步驟1：選用CuCrZr預合金棒材作為原材料，其中各成分的質量分數比為Cr:0.87％，Zr:0.13％，Cu:Bal.；

步驟2：將CuCrZr預合金棒材放在熔煉坩堝內，并對整個設備進行抽真空和置換惰性氣體保護；

步驟3：對CuCrZr預合金棒材進行加熱熔化，待其融化成金屬液后，進行精煉，精煉溫度控制在1200-1300℃，精煉時間20min；

步驟4：金屬液流入漏包，漏包保溫溫度為1250℃；

步驟5：金屬液進入霧化噴嘴，在霧化壓力為3Mpa的條件下進行霧化制粉；

步驟6：粉末冷卻拆粉后進行初篩。