[发明专利]高压水雾化法生产球形不锈钢粉末材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压水雾化方法生产球形不锈钢粉末的方法，应用于精密铸造、粉末冶金及注射成型领域。

背景技术

不锈钢粉末及其冶金制品是粉末冶金工业主要的产品之一。不锈钢粉末主要应用于粉末冶金压制烧结（PM）、注射成型（MIM）、烧结过滤器、化纤纺丝过滤不锈钢砂、热喷涂（超音速喷涂等）及金属抛丸等行业。随着粉末冶金技术和金属注射成形(Metal Injection Molding，MIM) 技术的发展，球形不锈钢粉末广泛用于粉末冶金齿轮、烧结过滤器、含油轴承、办公器械、医疗器械及其他各种机械、电器（气）产品内的复杂异形精密零件，涉及机械、食品、化工、石油等多行业。根据形态，粉末产品分为不规则形粉末和球形粉末。粉末颗粒的形状与粉末生产方法密切相关，如下表所示。

颗粒形状与粉末生产方法

利用气相沉积或液相沉积方法生产球形不锈钢粉末工艺复杂。气体雾化法生产的粉末为球形，氧化程度低，成形性好，但极细粉收率低，价格高。羰基法生产的粉末纯度高、粒度极细，但仅限于Fe、Ni等粉体，不能满足品种的要求。许多制粉公司发展了微雾化、层流雾化等制粉方法。目前使用的水雾化法是主要的制粉工艺，其效率高、大规模生产比较经济，可使粉末细微化，但是目前的工艺生产的粉末形状不规则，水与金属高温反应形成的氧化膜妨碍烧结，并且成本较高。

瑞典AnvalNyby粉末公司(ANPAB)于1981年率先建成了世界上最大的气雾化不锈钢粉末工厂，一般采用N₂或Ar气雾化，粉末的平均粒度可控在50～100μm范围内。我国不锈钢粉的生产近几年才开始，主要随汽车，机械等行业的发展而有所发展，其产品用于汽车的结构件等，需求量越来越大。因此迫切需要一种方便的方法来生产球形不锈钢粉末。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种成分均匀、球形度高、成本低操作简便的高压水雾化放生产球形不锈钢粉末的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种高压水雾化法生产球形不锈钢粉末材料的方法，所述方法的步骤为：

1）准备原料：按球形不锈钢粉末牌号中各元素的含量配得所需不锈钢原料；

2）加热：将上述不锈钢原料加入中频感应加热炉中，熔体过热度为150～200℃；

3）将步骤2)中球形不锈钢原料的金属液倒入坩埚中，使其从中间包流下，金属液流速为38～45g/s；

 4）使高压水从雾化器喷嘴喷出，雾化器喷嘴焦点的喷射角为10～20°，高压水压力35～90Mpa，水流量为3.3～6m³/min。

优选的，上述步骤4）中的雾化器喷嘴为双层环孔喷嘴，其包括上喷盘、位于上喷盘下方的下喷盘、中间包和坩埚；在所述上喷盘上设有沿其周向均匀排列的主喷嘴，在所述下喷盘上设有沿其周向均匀排列的副喷嘴，在所述上喷盘的轴线处安装有中间包，在中间包上方设有坩埚。

优选的，上述主喷嘴喷射的高压水形成的第一焦点的喷射角α为10～20°，所述副喷嘴喷射的高压水形成的第二焦点的喷射角θ为10～20°。

进一步优选的，上述第一焦点的喷射角α为18°，所述第二焦点的喷射角θ为16°。

上述雾化器喷嘴也可以采用现在普遍使用的单层环孔喷嘴，并采用本发明提供的工艺参数。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明方法所生产的球形不锈钢粉末成分均匀、球形度高，本发明生产成本较低、污染少且操作简便，可制备出不同粒度（5μm～50μm）范围的光洁度良好的球形不锈钢粉末，粉末的球形度达到90%以上，适用于精密铸造、粉末冶金及注射成型等领域。

附图说明

图1是本发明雾化器喷嘴的结构示意图；

其中，1、坩埚；2、中间包；3、上喷盘；4、主喷嘴；5、下喷盘；6、副喷嘴；7、第一焦点；8、第二焦点。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

首先进行理论分析，本发明通过对雾化水压力与粉末球形度和粒度的关系、金属液流量对粉末形态和粒度分布的影响以及喷嘴喷水角度对粉末性能的影响等关键技术的研究，可制备出不同粒度（5μm～50μm）范围的球形不锈钢粉末，粉末的球形度达到90%以上。

雾化介质及压力对不锈钢粉末粒度分布有一定的影响，高压水雾化可以得到比气体雾化更细小的粉末。当水压控制在35MPa和80Mpa之间时，得到的粉末球形度较好。