[发明专利]一种难熔材料球形粉末的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于粉末制备技术领域，具体涉及一种难熔材料球形粉末的制备方法。

背景技术

随着注射成型、3D打印、热等静压等粉末冶金近净成形技术的发展，粉末冶金近净成形零件已经在航空航天、生物医疗、机械等领域取得了广泛的应用，并且展现出了巨大的市场潜力。原料粉末的性能和粒径是决定粉末冶金近净成形零件的精度和致密度的重要因素。为了进一步提高粉末冶金近净成形零件的质量和性能，对粉末的性能如流动性、松装密度、球形度的要求也越来越高。因此，制备高性能的粉末成为粉末冶金近净成形领域的研究热点。

常规的粉末制备方法如气雾法、等离子雾化法以及等离子体旋转电极法已用于钛、钛合金、不锈钢等金属球形粉末的制备，但难熔材料具有熔点高、导热快的特点，常规的粉末制备方法不易实现高性能的难熔材料粉末的制备。其它的制备方法如化学还原法、机械破碎球磨法、电解法、液相还原法存在着工艺流程繁琐、副产品较多、难熔材料粉末形状不佳或流动性差的缺点，难以满足粉末冶金近净成形的要求。

为了克服上述缺点，国内外相继开发出高温火焰球化法和等离子体球化法，对不规则形状的难熔材料粉末进行二次处理以获得球形粉末。但由于不规则形状的难熔材料粉末的自身缺陷，这两种方法的球形粉末收得率较低，为30％～40％，并且难以分离出未球化的粉末。导致球形粉末的质量不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种难熔材料球形粉末的制备方法。该方法将难熔材料预制团粒坯体通过等离子发生装置的高温区，难熔材料预制团粒坯体急剧熔化，迅速收缩球化生成球形粉末，由于难熔材料预制团粒坯体彻底熔融，熔融液的表面张力增大，提高了粉末的球形度，避免了卫星粉末和空心粉末的产生，最终得到致密均匀、表面光滑洁净，球形度高的难熔材料球形粉末。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种难熔材料球形粉末的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将难熔材料原料粉末和粘结剂混合均匀，然后进行造粒，得到预制团粒；所述预制团粒的粒径为50μm～500μm，孔隙率为20％～60％；

步骤二、将步骤一中得到的预制团粒进行真空烧结或氢气气氛保护烧结，得到预制团粒坯体；

步骤三、将步骤二中得到的预制团粒坯体装入等离子体设备的定量送粉装置中，所述预制团粒坯体在气体作用下通过输送管道送入等离子体发生装置的高温区中，熔化收缩生成致密球体，然后落入收集罐中，得到难熔材料球形粉末；所述难熔材料球形粉末的粒径为25μm～200μm，流动性小于30s/50g。

上述的一种难熔材料球形粉末的制备方法，其特征在于，步骤一中所述难熔材料为金属或陶瓷，所述金属为钨、钨合金、钼、钼合金、钽、钽合金、铌、铌合金、铬、铬合金、钒、钒合金、钌和钌合金中的一种。

上述的一种难熔材料球形粉末的制备方法，其特征在于，步骤一中所述难熔材料原料粉末为粒度为0.1μm～10μm的未经球化处理的原料粉末。

上述的一种难熔材料球形粉末的制备方法，其特征在于，步骤一中所述粘结剂为聚乙烯醇水溶液，所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度为1％～6％。

上述的一种难熔材料球形粉末的制备方法，其特征在于，步骤一中所述难熔材料原料粉末和粘结剂的质量之比为(8～12)：1。

上述的一种难熔材料球形粉末的制备方法，其特征在于，步骤一中所述造粒的方法为喷雾造粒。

上述的一种难熔材料球形粉末的制备方法，其特征在于，步骤一中所述预制团粒的形状为球形或近球形。

上述的一种难熔材料球形粉末的制备方法，其特征在于，步骤二中所述真空烧结的真空度小于2×10^-2Pa；所述氢气气氛保护烧结的氢气流量大于4L/min；所述真空烧结或氢气气氛保护烧结的烧结温度均大于800℃，升温速度均为2℃/min～10℃/min，烧结时间均为0.5h～3h。

上述的一种难熔材料球形粉末的制备方法，其特征在于，步骤三所述预制团粒坯体的送粉速度为1g/min～100g/min，所述气体为氩气、氮气、氢气或氦气。

本发明与现有技术相比具有以下优点：