[发明专利]一种微细球形不锈钢粉末的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种金属粉末注射成型用的不锈钢粉末的制备方法，具体涉及一种微细球形不锈钢粉末的制备方法。

背景技术

当今国际粉末冶金领域发展最快、最具应用潜力的新型粉末冶金近净成形技术，被誉为当今最热门的零部件制备技术。随着现代粉末冶金技术的发展，粉末冶金制品正向着高强度、高密度、高精度、形状复杂方向发展，而且不锈钢制品越来越多，占的比例越来越大。

在金属粉末注射成形中，金属粉末的振实密度越大，在生产过程中所使用的粘结剂的含量更低，烧结时尺寸变化更小、性能更好，加工过程中成形坯的强度大，整个生产工艺质量易于控制。除了金属粉末的振实密度要求越高，其他的金属粉末性能指标，如粉末氧含量、粉末粒度、粒度分布以及不同批次产品的稳定性等方面提出了更高的要求。

传统水雾化法和气雾化法是制备不锈钢粉末广泛采用的方法，但其制备的不锈钢粉末质量、性能和成本等都存在很大差异，主要体现在以下几个方面：（1）水雾化制粉在粉末细度及成本有一定的优势，但所得粉末基本呈不规则形状，大大影响后续不锈钢制品的性能和金属粉末注射成型行业的发展。（2）气雾化制粉在粉末氧含量及粉末球形度有一定的优势，但所制定的粉末整体粒度偏粗、成本高、技术难度大，大大限制了气雾化不锈钢粉末在金属粉末注射成型行业上的推广应用。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的在于利用水雾化制粉的粉末细度和成本优势，将水雾化不规则不锈钢粉末通过等离子球化的方法，制得适用于金属粉末注射成型的微细球形不锈钢粉末。其技术路线先进可靠，工艺设备简单，连续性强，生产成本低，产品性能好，适合于工业化生产。

本发明提供了一种成本低廉的、球化率高的制备微细球形不锈钢粉的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：微细球形不锈钢粉末的制备方法包括以下步骤：

1）建立稳定运行的氩等离子体炬；

2）利用携带气体将水雾化不规则不锈钢粉末注入氩等离子体炬芯部的高温区加热；

3）将加热后形成的不锈钢粉末颗粒液滴冷却固化形成球形不锈钢粉末；

4）将气体抽离，收集球形不锈钢粉末；

其特征在于：所说的建立运行的氩等离子体炬，包括建立氩等离子炬，此时需要的主工作气体氩气的压力为0.5MPa-0.8MPa，辅助工作气体氢气的压力为0.5MPa-0.8MPa，感应线圈上加载的功率为20kW-50kW；所述的氩等离子炬稳定运行时的主工作气体氩气的压力为0.5MPa-0.6MPa，辅助工作气体氢气的压力为0.5MPa-0.6MPa，系统负压的绝对值110mm汞柱-230mm汞柱；步骤2）中所加入的水雾化不规则不锈钢粉的粒度范围为2-30μm，携带气体的压力为0.6MPa-0.8MPa，携带气体的流量为400-800L/h，水雾化不规则不锈钢粉喂料速率为35g/min- 55g/min。

水雾化不规则不锈钢粉末的振实密度为3.5-3.8 g/cm³，氧含量2000-2500ppm。

球形不锈钢粉末的振实密度为4.7 g/cm³以上，氧含量1800-2100ppm。

附图说明

图1为制备微细球形不锈钢粉末的工艺流程图。

图2为不锈钢粉末316L球化前电镜图。

图3为不锈钢粉末316L球化后电镜图。

具体实施方式

下面结合附图与实施对本发明作进一步详细说明，而非限定其范围。

一种微细球形不锈钢粉末的制备方法，流程如图1所示，按下述步骤依次进行：

1. 建立稳定运行的氩等离子体炬：向等离子体反应器输入0.5MPa、0.6MPa或者0.8MPa持续主工作气体氩气流，辅助工作气体氢气输入压力为0.5MPa、0.6 MPa或0.8MPa，感应线圈加载至一定功率，功率可以是20 kW、30 kW或者50 kW，同时点火器放电，高压线圈感应耦合及点火器电晕触发，使氩气电离产生氩等离子体炬。此时使整个等离子体反应器内保持负压状态，即可保证等离子体炬稳定运行。

2. 利用氮气将水雾化不规则不锈钢粉末（原粉）注入氩等离子体炬的芯部高温区加热。加热时间随气粉流“飞离”等离子体炬而结束，持续时间仅为140毫秒~170毫秒。不锈钢粉末被送入等离子体炬的芯部高温区，吸收大量的热量，颗粒表面开始熔化，当颗粒重量的50%（至少）被熔化时，由于表面张力的作用，形成球形度很高的微细球形不锈钢粉末。