[發(fā)明專(zhuān)利]一種大顆粒球形鎢粉的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011011267.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112091228B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章德銘;劉山宇;張宇晴;王蘆燕;李曹兵;彭鷹
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 礦冶科技集團(tuán)有限公司;北礦新材科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B22F9/14
• 分類(lèi)號(hào): B22F9/14;B33Y70/00
• 代理公司: 北京博智杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11929
• 代理人: 尹春雷

一種大顆粒球形鎢粉的制備方法，屬于球形鎢粉制備技術(shù)領(lǐng)域，依次包括以下步驟：（1）將常規(guī)鎢粉混合均勻；（2）將混合均勻的常規(guī)鎢粉進(jìn)行等靜壓壓制，得到鎢坯條；（3）將壓制好的坯條進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，用以增加其粉末之間的結(jié)合強(qiáng)度；（4）將預(yù)燒結(jié)后的坯條破碎得到鎢粉塊，按照大顆粒球形鎢粉產(chǎn)品要求篩分，選取適宜粒度范圍的鎢粉塊；（5）將適宜粒度范圍的鎢粉塊等離子體球化，得到大顆粒球形鎢粉。本發(fā)明有效解決了傳統(tǒng)制備方法在制漿過(guò)程中上、中、下分層的技術(shù)問(wèn)題，又避免引入雜質(zhì)C元素；本發(fā)明可以通過(guò)選擇不同粒度的鎢顆粒進(jìn)行等離子球化，進(jìn)而制備出不同規(guī)格的球形鎢粉；本發(fā)明可以充分利用超出適宜粒度范圍的鎢粉塊，原料利用率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于球形鎢粉制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及難熔金屬的增材制造技術(shù)，尤其涉及一種3D打印用大顆粒球形鎢粉的制備方法。

背景技術(shù)

3D打印技術(shù)突破了傳統(tǒng)切削等機(jī)加工工藝的限制，大大提升材料的利用率以及制備效率，顛覆傳統(tǒng)制造行業(yè)。自20世紀(jì)80年代美國(guó)出現(xiàn)第一臺(tái)商用3D打印設(shè)備后，在近30年時(shí)間內(nèi)3D打印技術(shù)得到了快速發(fā)展。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，材料已成為制約其發(fā)展的重要因素。鎢鉬等難熔金屬材料因具有高熔點(diǎn)，高硬度和高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，在航天、兵器、汽車(chē)和醫(yī)療領(lǐng)域有迫切的應(yīng)用需求。美、德等發(fā)達(dá)國(guó)家已率先取得3D打印鎢鉬零部件關(guān)鍵技術(shù)的突破。

采用3D打印技術(shù)打印出鎢合金制品而言，最重要的指標(biāo)是粉末流動(dòng)性，這就需要鎢粉有較高的球形度，以利于打印過(guò)程中的送粉與鋪粉。市場(chǎng)上常見(jiàn)的鎢、鉬難熔金屬粉末，粉末粒徑≤4μm，經(jīng)冷凍噴霧干燥法、噴霧造粒法等制備的球形鎢粉顆粒均低于100μm。對(duì)于流動(dòng)性更高的大顆粒（≥100μm）粉末上述制備方法不能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樯鲜龇椒ɑ蛴贸Ｒ?guī)鎢粉（2-4μm）制粒，或用團(tuán)聚制粒（45-90μm）。常規(guī)鎢粉制粒受原始粉末粒度的限制只能制備小粒徑球形鎢粉；采用團(tuán)聚制粒，通過(guò)加聚乙烯醇（PVA）進(jìn)行團(tuán)聚，然后通過(guò)霧化器盤(pán)高速旋轉(zhuǎn)，甩出的液滴尺寸大小受限，只能制出大部分顆粒粒徑在100μm以下的球形鎢粉。另外經(jīng)傳統(tǒng)的噴霧干燥、燒結(jié)、等離子球化工藝路線制成的球形鎢粉效果不佳，空心球多、球形度不高、球化率低等現(xiàn)象嚴(yán)重，主要原因是因?yàn)樵谥茲{過(guò)程中，鎢粉和聚乙烯醇（PVA）混合后由于鎢粉密度較大19.3g/cm³，鎢粉容易在料漿桶底部沉積，造成上部、中部、底部鎢粉密度不均勻，因此在噴霧干燥過(guò)程中致使造粒不均勻，并且造好的鎢粒密實(shí)度不高。由于造粒過(guò)程中鎢粒的不均勻，后續(xù)等離子球化后球化效果不佳，出現(xiàn)球形度不高、球化率低、內(nèi)部中空等現(xiàn)象。同時(shí)加入聚乙烯醇（PVA）后引入了C元素，在噴涂干燥后形成的鎢球越大，在后續(xù)燒結(jié)和等離子球化過(guò)程中鎢球中心的C元素越不能完全去除；而碳元素的引入導(dǎo)致打印的成品雜質(zhì)元素含量高、致密度差，影響最終產(chǎn)品的使用性能。因此高純度大顆粒球形鎢粉的制備技術(shù)現(xiàn)狀，制約著我國(guó)3D打印技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步人們迫切需要一種能夠制備大顆粒球形鎢粉、同時(shí)不引入雜質(zhì)C元素的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種大顆粒（≥100μm）球形鎢粉的制備方法，利用該方法制備出的鎢球球形度好，不引入雜質(zhì)元素C，制粒效果遠(yuǎn)高于現(xiàn)有技術(shù)制備的球形鎢粉。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種大顆粒球形鎢粉的制備方法，其特征在于，依次包括以下步驟：

（1）將常規(guī)鎢粉混合均勻；

（2）將混合均勻的常規(guī)鎢粉進(jìn)行等靜壓壓制，得到鎢坯條；

（3）將壓制好的坯條進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，用以增加其粉末之間的結(jié)合強(qiáng)度；

（4）將預(yù)燒結(jié)后的坯條破碎得到鎢粉塊，按照大顆粒球形鎢粉產(chǎn)品要求篩分，選取適宜粒度范圍的鎢粉塊；

（5）將適宜粒度范圍的鎢粉塊等離子體球化，得到大顆粒球形鎢粉。