[发明专利]一种微细球形储氢金属或其合金粉体的气固两相雾化方法

说明书

本发明公开了一种微细球形储氢金属或其合金粉体的气固两相雾化方法，包括以下步骤：S1,将吸氢后的储氢金属或其合金颗粒流化，后与惰性气体形成气固两相流；S2,利用形成的气固两相流对储氢金属溶体或其合金溶体冲击雾化，且气固两相流中的固相冲入储氢金属溶体或其合金溶体内脱氢爆碎；S3，将脱氢爆碎后的微细熔滴在惰性气体中冷却，来获得微细储氢金属或其合金球形粉体；且气固两相流中的固相成分与储氢金属溶体或其合金溶体成分相同；本发明与现有技术相比，得到的球形粉体粒度细小、球化率高，且不脏化粉末，简化了工艺流程。

技术领域

本发明涉及粉末材料制备技术领域，具体涉及一种微细球形储氢金属或其合金粉体的气固两相雾化方法。

背景技术

作为第三次产业革命的标志技术之一，增材制造技术已在全球制造业领域产生了重大的影响。微细金属球形粉体是金属增材制造产业链的物质基础，也是最大的价值所在，其成本及性能成为制约该产业快速健康发展的瓶颈之一。增材制造用金属粉体需要满足高纯度、高球形度、细粒径和窄的粒径分布等要求。因此，微细球形金属粉体的制备技术及工艺的创新，已成为国内外研究的热点。

雾化法是制备球形金属粉体最为成熟且应用广泛的方法。该方法是利用快速运动的流体(雾化介质)冲击金属熔体，使流体的动能转化为熔体表面能，将金属或合金熔体破碎为细小液滴，液滴迅速冷凝为固体粉末的制取方法。雾化法制备得到的金属粉体在球形度和流动性方面均已达到很好的效果，在钛合金等活性材料粉体制备领域得到了广泛的应用。但在实际生产过程中,雾化法的主要缺点在于15-53μm的细粉收得率低，特别是在钛合金粉体制备方面，细粉收得率一般不超过25％，产能亟待进一步提升。

为了解决此问题，提高细粉收得率，一些研究人员考虑从雾化介质的选择上进行改进而提出新的雾化技术，比如气固两相雾化技术。气固两相雾化技术是在雾化过程中改变雾化介质组成，即在雾化气体中加入固体颗粒，形成固气两相流，对熔体进行充分破碎，以获得微细金属粉体的一种新型雾化方式。

例如：申请号为CN01106868.X的专利文件中公开了一种液体金属与合金的固体雾化方法，采用含有高浓度可溶性固体介质颗粒的高速气流对液体金属或合金进行雾化，通过水洗、过滤和干燥将固体颗粒与金属粉末分离。该发明特别指出，固相介质应采用易于和粉末分离并且不脏化粉末，具有比较高的热容量和导热系数的固体颗粒为介质，如NaCl，KCl，尿素以及其它能够溶于水的有机物或无机物，并采用压缩空气或高压惰性气体，如氮气，作为固体雾化介质颗粒的载体气流。然而该方法所采用的气固两相流，无论是固相(如NaCl，KCl，尿素以及其它能够溶于水的有机物或无机物)，还是气相(压缩空气或高压氮气)，均不适用于高活性的储氢金属及合金(如钛、锆及其合金)粉体的雾化，存在脏化粉末的问题。

另外，在苏斌的采用《固气两相流雾化制备微细不锈钢粉末工艺研究》中提出，采用同种雾化技术，即采用与被雾化的合金成分相同的粉末作为固体介质,对熔融的金属在固气两相流的作用下进行破碎。该方法的优点在于同种成分固体介质不脏化粉末，且用于雾化的固相介质可以进行循环利用。该方法的缺点在于相对于固体盐雾化粉末，同种雾化技术所得粉末粒度偏大,且需要对制得的不锈钢粉体进行二次筛分分离粗颗粒，增加了工作量。最后同种雾化技术尚未有应用于高活性储氢金属或其合金领域的实例。

综上所述，现有的气固两相雾化方法无法应用于以钛及钛合金为代表的高活性金属及其合金球形粉体的制备，未能实现细粉收得率的显著提升，且工艺流程相对于传统气雾化更为繁琐。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明的目的在于提供一种微细球形储氢金属或其合金粉体的气固两相雾化方法，以解决现有技术中，现有的气固两相雾化方法无法应用于以钛及钛合金为代表的高活性金属及其合金球形粉体的制备，未能实现细粉收得率的显著提升，且工艺流程相对比较繁琐的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种微细球形储氢金属或其合金粉体的气固两相雾化方法，包括以下步骤：