[发明专利]一种基于VIGA工艺制备CuCrZr球形粉的方法

权利要求书

1.一种基于VIGA工艺制备CuCrZr球形粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据各元素的配比及其加入方式进行熔炼，浇注完后再进行锻造，得到相对密度≥90％的CuCrZr棒材坯料：根据质量分数，CuCrZr棒材坯料中各化学成分的质量分数比为：Cr:0.7～1.2％；Zr:0.065～0.15％；Cu:余量；CuCrZr棒材坯料表面无明显的疏松、缩孔缺陷；

(2)用锯床、车床加工成符合真空感应熔炼炉加料尺寸要求的CuCrZr合金棒料：CuCrZr合金棒料的直径不大于50mm，长度为0～600mm，表面粗糙度≤1.6μm；

(3)将CuCrZr合金棒料放置炉内坩埚中熔化后通过电磁感应搅拌，对整套设备进行预抽真空处理，随后充入惰性保护气体：将CuCrZr合金棒料装入带专业防护层的石墨坩埚中，启动真空抽气系统，待到真空度达到1*10^-3Pa～10*10^-3Pa时，开始中频加热，对CuCrZr合金棒料进行重熔，当石墨坩埚中温度达到1000～1300℃，压力在-0.1Mpa～-0.05Mpa时，关闭真空抽气系统，充入气体混合体积比例氩气：氦气为1:9的惰性气体，并通过电磁感应搅拌，继续加热直至CuCrZr合金棒料处于完全熔化态，得到CuCrZr合金熔液；

(4)通过导流管将合金熔液引入雾化舱，将合金熔液雾化破碎成大量细小液滴，液滴飞行过程中凝固成球形粉末颗粒：通过红外测温仪器检测，待CuCrZr合金熔液过热度达到100～150℃之间，去掉坩埚底部塞子，使得CuCrZr合金熔液直接经过坩埚下方的导流嘴向下流出，注入位于雾化喷嘴之上的中间包内，CuCrZr合金熔液由中间包底部漏眼流出，在气压为2～5MPa条件下，将高压惰性气体通过喷嘴，将CuCrZr合金熔液雾化破碎成大量细小的液滴，液滴飞行过程中凝固成球形粉末颗粒，惰性气流是由体积比为2:1的氩气和氦气组成的高温干燥的混合气体，惰性气流的温度为20℃，气流流速为100～150mL/min，惰性气体与CuCrZr合金熔液的流量比为4～16:1；

(5)通过粉末收集装置得到CuCrZr球形粉，待粉末完全冷却后按要求筛分并真空包装：在低温干燥的氮气环境下进行风吹，低温温度为10～20℃，静置处理10～20min，再在超声频率为20KHz，真空度为0.04Pa条件下，处理6-10min，通过振荡，再经筛分离达到制备各种粒度的CuCrZr球形粉末，球形率达到95％-98％；

所述步骤(1)中采用中频感应熔炼炉熔炼，熔炼温度为1200～1220℃，熔炼完成后，浇注成铸锭；将铸锭去皮后，在650～680℃温度下进行热挤压；然后在550～650℃温度下进行5～6次锻造，每次锻造后将坯料翻转90°，最后空冷至室温，制成CuCrZr棒材坯料；

所述步骤(4)中进行雾化前对中间包进行预热，雾化时持续充入惰性气体，保持微正压状态，当检测到中间包温度≥合金熔点时，开启雾化系统中气压力为2～5Mpa的高压惰性气体；对中间包的预热功率为30～35kW，预热时间在20～30min；所述喷嘴为自由下落式喷嘴，所述自由下落式喷嘴设有共振腔结构；

所述步骤(4)中高压惰性气体是通过气体供应单元注入的，所述气体供应单元包括惰性气体生成器、气压平衡装置、过滤装置、冷却装置、气体压缩装置、高压惰性气体储存器、气体分配控制装置及气体回收装置，所述的惰性气体生成器生产惰性气体，其出气口通过供气管路连通气压平衡装置的进气口，供气管路包括并联设置的手动供气管路及自动供气管路，所述的手动供气管路上设置多个手动控制阀；

所述气压平衡装置的出气口连通过滤装置的进气口，过滤装置的出气口连通冷却装置的进气口，所述冷却装置的出气口通过气体压缩装置连通高压惰性气体储存器的进气口，所述高压惰性气体储存器的出气口通过气体分配控制装置连通所述喷嘴；气体回收装置通过回收管道连通雾化舱的出气口以及气压平衡装置的进气口，所述回收管道上依次设置除尘器及引风机。

2.根据权利要求1所述的基于VIGA工艺制备CuCrZr球形粉的方法，其特征在于，在所述锻造过程中，每次锻造压下量为25～30％。

3.根据权利要求1所述的基于VIGA工艺制备CuCrZr球形粉的方法，其特征在于，所述步骤(5)中，在振荡时是将待分离的CuCrZr球形粉放入粉末收集装置的分离箱内，所述待分离的CuCrZr球形粉沿着与所述分离箱呈30～35°夹角的斜板上振荡滑落至输送带上；所述输送带匀速运动带动滑落至所述输送带上的所述CuCrZr球形粉，所述待分离的金属粉末按照球形度的大小，依次经多层筛后跌落至多级粉末收集箱内；所述输送带的运转速率为1～2m/min。