[發明專利]一種低松裝密度的高速鋼粉末制備方法

有效

• 申請號: 202310457175.4
• 申請日: 2023-04-26
• 公開（公告）號: CN116174731B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 錢鑄;閆祖鵬;高瑩;王高紅;王師會
• 申請（專利權）人: 天津鑄金科技開發股份有限公司
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;B22F1/142
• 代理公司: 天津睿勤專利代理事務所(普通合伙) 12225
• 代理人: 孟福成

本發明提供了一種低松裝密度的高速鋼粉末制備方法，屬于合金粉末制備技術領域，包括以下步驟：步驟1：在高純惰性氣體倉中，半導體激光器采用透鏡聚焦的方式進行激光聚焦，高速鋼原料粗粉在激光焦點處熔化成鋼液滴，鋼液滴經去離子水噴射，形成霧化液滴，霧化液滴冷卻后形成低松裝密度粉體材料；步驟2：低松裝密度粉體材料經過真空干燥后進入封閉式退火設備，退火處理后得到低硬度低松裝密度高速鋼粉末。本發明利用半導體激光作為熱源，粗粉為原料，在去離子水作用下，對粗粉加熱融化然后霧化形成低松裝密度粉體材料，經干燥、退火處理后得到松裝密度低于2.5g/cmsupgt;3/supgt;的高速鋼粉末，可以做到24小時連續工作，且增氧不大于800ppm。

技術領域

本發明屬于合金粉末制備技術領域，特別涉及一種低松裝密度的高速鋼粉末制備方法。

背景技術

合金粉末制備主要分為機械法與化學法，其中機械法分為球磨法與霧化法，化學法又分為羰基法與化學沉積法，在這些方法中霧化法制備的粉末生產效率高，環境污染少，目前是合金粉末的主要生產工藝。在粉末冶金工業中，潤滑材料占有很大比重，例如銅基含油軸承。利用粉末冶金技術燒結含油零件的關鍵因素是燒結體具備足夠多的孔洞，如果想要燒結體呈現多孔特性，其坯料必然密度低，壓坯密度與粉末松裝密度聯系緊密。所以燒結含油零件需要的粉末松裝密度要低，一般燒結含油零件的粉末松裝密度小于2.5g/cm³，同時使用粒度較細，這樣給粉末生產帶來較大難度。傳統低松裝密度粉末以化學法生產為主，例如羰基鐵粉，化學法利用氧化還原反應，進行粉末生產，其松裝密度基本滿足要求，但是只能生產單質粉，目前生產含有軸承的單質銅粉多為此工藝制備。

隨著我國市場經濟的巨大發展，特別是汽車行業的巨大市場，汽車零配件領域材料、工藝都在飛速進步，原先采用純鐵粉壓制燒結成型的活塞環等含有摩擦零件逐漸開始使用更加抗磨的高速鋼材料，制備含油高速鋼活塞環就成為汽車發動機發展的一個研發重點。制備含油高速鋼零件，對于制粉工藝來說就是需要制備低松裝密度的高速鋼粉末，該種粉末松裝密度低，同時硬度低，氧含量低、壓制方便雜質少。申請公布號CN111906322A的中國發明專利公開一種低松裝密度水霧化鐵粉的制備方法，包括冶煉、精煉、霧化烘干和高溫還原步驟，以普碳鋼廢鋼、生鐵為原料，進過冶煉、精煉過程，結合高溫還原工藝，對粉末的成分進行不斷調整，經水霧化得到的鐵粉，松裝密度低，鐵粉純度較高，成型性好，適用于粉末冶金零件的生產。但是，該專利需要使用熔融金屬容器，該容器需耐1700℃左右的高溫，需要使用特殊耐材，由于耐材壽命有限，所以無法做到長時間的連續工作。且熔煉環節實際上是在大氣環境中進行的，后續霧化過程中采用惰性氣體，整個制粉過程的粉末增氧量不好控制。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的技術問題，提供一種低松裝密度的高速鋼粉末制備方法，利用半導體激光作為熱源，霧化粗粉為原料，在去離子水作用下，對粗粉加熱融化然后霧化形成低松裝密度的高速鋼粉末，可以做到24小時連續工作，且增氧不大于800ppm。

本發明采用的技術方案是：一種低松裝密度的高速鋼粉末制備方法，包括以下步驟：

步驟1：在高純惰性氣體倉中，半導體激光器采用透鏡聚焦的方式進行激光聚焦，高速鋼原料粗粉在激光焦點處熔化成鋼液滴，鋼液滴經去離子水噴射，形成霧化液滴，霧化液滴冷卻后形成低松裝密度粉體材料；

步驟2：低松裝密度粉體材料經過真空干燥后進入封閉式退火設備，退火處理后得到低硬度低松裝密度高速鋼粉末。

進一步的，惰性氣體為高純氮氣或高純氬氣，氣體純度不小于99.999%。

進一步的，激光功率為3000-6000w。

進一步的，透鏡焦距為150-300mm。

進一步的，高速鋼原料粗粉通過粗粉噴嘴噴向激光焦點，粗粉噴嘴的中心線延長線與激光中心線的夾角為60-75°。

進一步的，高速鋼原料粗粉每小時的送粉量為12-32千克。