[发明专利]制备球形铼粉的装置和球形铼粉的制备方法

说明书

本发明公开了一种制备球形铼粉的装置和球形铼粉的制备方法，该装置包括：喂料器、送粉枪、射频等离子体发生器、球化处理室、急冷室、第一收集室、固气分离器、第二收集室、真空机组、尾气排放机构；所述喂料器的出料口连接所述送粉枪；所述送粉枪连接所述射频等离子体发生器；所述射频等离子体发生器和所述急冷室分别连接所述球化处理室，所述第一收集室连接所述急冷室；所述固气分离器通过管路连接所述球化处理室；所述第二收集室连接所述固气分离器；所述尾气排放机构通过管路连接所述固气分离器；所述真空机组设置在所述固气分离器和所述尾气排放机构之间的管路上。上述装置能够制备出组分均匀、缺陷少、流动性好、球形度好的球形铼粉。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，尤其涉及一种制备球形铼粉的装置和球形铼粉的制备方法。

背景技术

铼(元素符号为Re)是一种银白色的重金属，铼的熔点高达3180℃，其弹性模量是难熔金属中最大的，即使在非常高的温度下，铼也不形成碳化物，另外，不论在室温下还是高温下，铼都具有很高的拉伸强度，它还具有优异的塑性、蠕变性和低周疲劳性能，广泛应用在国防、航空航天、核能以及电子工业等领域。

加铼的合金对于改善合金的性能具有显著作用，其中，在镍基单晶高温合金中加入铼，可以显著提高它的抗蠕变性能、疲劳性能及抗氧化性能。

钼铼合金可用于制造温度高达2000℃以上的加热器、反射器和空间站部件等，钼铼合金还可用于制造火箭发动机的喷嘴、国际热核实验装置中的转换器的散热片、控热核装置中的转换元件和其他高科技领域的国防尖端产品。钼铼合金具有良好的导电性、耐磨性和抗电弧烧蚀性，在各种气体中不但具有高热稳定性和热离子特性、高电子逸出、高电阻的特性，并且在热处理后仍保持着较好的塑性、较高的再结晶温度、良好的热电性能和抗机械冲击性能，因此，在电子学领域应用前景十分广阔。

钨铼合金主要用于电热丝和测温仪器。钨铼合金丝构成的热电偶，测温范围广(0-2500℃)，温度与热电动势的线性关系好，同时具有较高的蠕变极限和持久强度，价格比铂、铑热电偶便宜。

然而，在金属注射成形、增材制造(3D打印)、热(冷)等静压以及等离子体喷涂过程中，都需要组分均匀、缺陷少、流动性好、球形度好的铼粉或铼合金粉。目前，球形铼粉的制备主要采用旋转电极法，旋转电极法以金属或合金制成自耗电极，其端面受电弧加热而熔融为液体，通过电极高速旋转的离心力将液体抛出并粉碎为细小液滴，然后冷凝为粉末。该旋转电极法采用直径为50mm左右的铼棒以15000-20000r/min旋转，所制备的铼粉的粒度分布范围比较宽(50-500μm)，并且获得精细球形铼粉较少，尤其-325目的球形铼粉更为甚少。

球形铼粉的另外一种制备方法是直流非转弧等离子体喷雾法，该方法使用的是直流非转弧等离子体喷雾设备，该等离子体喷雾设备由三个与垂直方向呈20-40度角的喷嘴组成。三个喷嘴对着同一个顶点，形成一个高温等离子体区域，再将直径为1-3mm的铼丝送至高温区，铼丝在此区域熔化、破碎，随后冷却凝固至球形铼粉，该方法尽管可以获得比例较大的精细球形铼粉，但具有产能太低，并且耗费大量氩气等缺点。

射频等离子体具有高温、高焓、高活性和温度梯度大的特性，用射频等离子体做热源在纳米粉末材料的制备与微米亚微米粉末材料的球化处理等方面，具有较大的技术优势。射频等离子体技术和设备由于其不带入任何杂质、运行持续稳定、材料处理产能高和设备造价适中，使之较旋转电极法和直流非转弧等离子体热源更具优势。但是，铼容易氧化成多种铼的氧化物，因此，研究如何与射频等离子体技术结合制备出高质量的球形铼粉具有重要意义。

发明内容

本发明提供了解决上述问题的一种制备球形铼粉的装置和球形铼粉的制备方法，采用上述装置和制备方法能够制备出高质量的球形铼粉。

本发明采用以下技术方案实现：