[發明專利]一種微細球形儲氫金屬或其合金粉體的氣固兩相霧化方法

在審

• 申請號: 202111626013.6
• 申請日: 2021-12-28
• 公開（公告）號: CN114309629A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 劉金濤;董永暉;趙波;蔡德培
• 申請（專利權）人: 云航時代（重慶）科技有限公司
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;B22F9/02
• 代理公司: 重慶中之信知識產權代理事務所(普通合伙) 50213
• 代理人: 熊光紅

本發明公開了一種微細球形儲氫金屬或其合金粉體的氣固兩相霧化方法，包括以下步驟：S1,將吸氫后的儲氫金屬或其合金顆粒流化，后與惰性氣體形成氣固兩相流；S2,利用形成的氣固兩相流對儲氫金屬溶體或其合金溶體沖擊霧化，且氣固兩相流中的固相沖入儲氫金屬溶體或其合金溶體內脫氫爆碎；S3，將脫氫爆碎后的微細熔滴在惰性氣體中冷卻，來獲得微細儲氫金屬或其合金球形粉體；且氣固兩相流中的固相成分與儲氫金屬溶體或其合金溶體成分相同；本發明與現有技術相比，得到的球形粉體粒度細小、球化率高，且不臟化粉末，簡化了工藝流程。

技術領域

本發明涉及粉末材料制備技術領域，具體涉及一種微細球形儲氫金屬或其合金粉體的氣固兩相霧化方法。

背景技術

作為第三次產業革命的標志技術之一，增材制造技術已在全球制造業領域產生了重大的影響。微細金屬球形粉體是金屬增材制造產業鏈的物質基礎，也是最大的價值所在，其成本及性能成為制約該產業快速健康發展的瓶頸之一。增材制造用金屬粉體需要滿足高純度、高球形度、細粒徑和窄的粒徑分布等要求。因此，微細球形金屬粉體的制備技術及工藝的創新，已成為國內外研究的熱點。

霧化法是制備球形金屬粉體最為成熟且應用廣泛的方法。該方法是利用快速運動的流體(霧化介質)沖擊金屬熔體，使流體的動能轉化為熔體表面能，將金屬或合金熔體破碎為細小液滴，液滴迅速冷凝為固體粉末的制取方法。霧化法制備得到的金屬粉體在球形度和流動性方面均已達到很好的效果，在鈦合金等活性材料粉體制備領域得到了廣泛的應用。但在實際生產過程中,霧化法的主要缺點在于15-53μm的細粉收得率低，特別是在鈦合金粉體制備方面，細粉收得率一般不超過25％，產能亟待進一步提升。

為了解決此問題，提高細粉收得率，一些研究人員考慮從霧化介質的選擇上進行改進而提出新的霧化技術，比如氣固兩相霧化技術。氣固兩相霧化技術是在霧化過程中改變霧化介質組成，即在霧化氣體中加入固體顆粒，形成固氣兩相流，對熔體進行充分破碎，以獲得微細金屬粉體的一種新型霧化方式。

例如：申請號為CN01106868.X的專利文件中公開了一種液體金屬與合金的固體霧化方法，采用含有高濃度可溶性固體介質顆粒的高速氣流對液體金屬或合金進行霧化，通過水洗、過濾和干燥將固體顆粒與金屬粉末分離。該發明特別指出，固相介質應采用易于和粉末分離并且不臟化粉末，具有比較高的熱容量和導熱系數的固體顆粒為介質，如NaCl，KCl，尿素以及其它能夠溶于水的有機物或無機物，并采用壓縮空氣或高壓惰性氣體，如氮氣，作為固體霧化介質顆粒的載體氣流。然而該方法所采用的氣固兩相流，無論是固相(如NaCl，KCl，尿素以及其它能夠溶于水的有機物或無機物)，還是氣相(壓縮空氣或高壓氮氣)，均不適用于高活性的儲氫金屬及合金(如鈦、鋯及其合金)粉體的霧化，存在臟化粉末的問題。

另外，在蘇斌的采用《固氣兩相流霧化制備微細不銹鋼粉末工藝研究》中提出，采用同種霧化技術，即采用與被霧化的合金成分相同的粉末作為固體介質,對熔融的金屬在固氣兩相流的作用下進行破碎。該方法的優點在于同種成分固體介質不臟化粉末，且用于霧化的固相介質可以進行循環利用。該方法的缺點在于相對于固體鹽霧化粉末，同種霧化技術所得粉末粒度偏大,且需要對制得的不銹鋼粉體進行二次篩分分離粗顆粒，增加了工作量。最后同種霧化技術尚未有應用于高活性儲氫金屬或其合金領域的實例。

綜上所述，現有的氣固兩相霧化方法無法應用于以鈦及鈦合金為代表的高活性金屬及其合金球形粉體的制備，未能實現細粉收得率的顯著提升，且工藝流程相對于傳統氣霧化更為繁瑣。

發明內容

針對現有技術中所存在的不足，本發明的目的在于提供一種微細球形儲氫金屬或其合金粉體的氣固兩相霧化方法，以解決現有技術中，現有的氣固兩相霧化方法無法應用于以鈦及鈦合金為代表的高活性金屬及其合金球形粉體的制備，未能實現細粉收得率的顯著提升，且工藝流程相對比較繁瑣的問題。

為實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案：一種微細球形儲氫金屬或其合金粉體的氣固兩相霧化方法，包括以下步驟：