本发明专利技术公开一种球形钒粉的等离子体制备方法，选取海绵钒棒为原材料；采用真空感应熔炼法，将钒棒放入石英管中，通过感应线圈从左到右不断地局部加热熔化；将熔炼过的钒棒放入真空退火环境中进行退火处理；再对钒棒进行破碎，形成不规则形状的钒粉；建立能量密度高和加热强度大的等离子体炬；以氩气作为载气，通入氦气为保护气体进入等离子体炬，钒粉原料迅速吸热熔化；将熔化的钒粉导入粉体球化室，在极高的温度梯度下迅速冷却固化，形成球形的钒粉颗粒，并经粉末收集装置收集。本发明专利技术制备出球形度高、组织均匀、塑性好、强度好的球形钒粉末，可用于粉末冶金、3D打印技术等，制备出的产品质量和性能更好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种球形钒粉的等离子体制备方法，属于金属粉末制备
技术介绍
球形钒粉主要用于特种钢材添加，超硬材料添加，硬质合金添加，加大合金的强度、韧性、抗腐蚀能力、耐磨能力和承受冲击负荷的能力等产品特性，硬度高，在金属中添加可起到增加硬度，韧性、抗腐蚀能力、耐磨能力和承受冲击负荷的能力等。金属钒同时也是原子能、火箭、导弹、航空、宇宙航行以及冶金工业中不可缺少的材料，随着3D打印技术的不断发展，球形钒粉也被广泛的应用于航空航天等领域。由于技术条件和高成本的限制，国内生产球形钒粉末的公司很少，在粉末冶金领域球形钒粉由于其好的流动性被广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服球形粉末的不纯，组织结构和性能的不足，提供一种球形钒粉的等离子体制备方法。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：一种球形钒粉的等离子体制备方法，包括以下步骤：第一步，选取海绵钒棒为原材料；第二步，采用真空感应熔炼法，将钒棒放入石英管中，通过感应线圈从左到右不断地局部加热熔化，不断的排除气体和杂质，获得高纯度的钒棒，纯度为99%以上；第三步，将熔炼过的钒棒放入一定温度的真空退火环境中进行退火处理，使其成分均匀化，提高塑性，细化晶粒，均匀组织及成分，消除钒棒中的残余内应力；第四步，再对钒棒进行破碎，形成不规则形状的钒粉；第五步，建立能量密度高和加热强度大的等离子体炬；第六步，以氩气作为载气，通入氦气为保护气体进入等离子体炬，维持等离子体炬的正常运行，通过送粉探针将原料送入等离子体炬的芯部高温区中，钒粉原料迅速吸热熔化；第七步，将熔化的钒粉导入粉体球化室，在极高的温度梯度下迅速冷却固化，形成球形的钒粉颗粒，并经粉末收集装置收集。所述第二步，所述的感应线圈通入的电流为20-40A。所述第二步，所述的局部加热为：感应顺序从左到右，循环3-6次。所述第二步，熔炼环境中真空度为1.0×10-7～1.0×10-8Pa，不断的排除气体和杂质。所述第三步，真空退火环境中，真空度为1.0×10-8～5.0×10-8 Pa，加热温度为1000-1500℃，时间为10-24h。所述第四步，不规则形状的钒粉粒径为100-300微米。所述第五步，等离子体炬的射频功率为10-40KW。所述第六步，原料送料速率为1-10 kg/h，携粉气体氩气流量为1-10L/min，中气氩气流量为10-80L/min，边气氩气流量为20-100 L/min，边气氦气流量10-20 L/min。所述第七步，温度梯度为300-500℃，形成的球形钒粉颗粒为50-150微米，球形度为90%以上。本专利技术采用真空感应熔炼法，通过感应线圈不断地局部加热海绵钒棒，同时保持一定的气压，不断地排除钒棒中的空气和杂质，得到高纯度的钒棒；通过真空退火处理，提高塑性，细化晶粒，均匀组织及成分，消除钒棒中的残余内应力；结合射频等离子体粉体球化技术，制备出球形度高、组织均匀、塑性好、强度好的的球形钒粉末，可用于粉末冶金、3D打印技术等，制备出的产品质量和性能更好。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：一、使用真空感应熔炼可以提纯海绵钒棒，工艺过程简单，防止氧化，能够获得高纯度的钒棒；二、退火是在真空环境中，使其成分均匀化，提高塑性，细化晶粒，均匀组织及成分，消除钒棒中的残余内应力；三、备出球形度高、组织均匀、塑性好、强度好的球形钒粉末，可用于粉末冶金、3D打印技术等，制备出的产品质量和性能更好。具体实施方式实施例一本实施例提供一种球形钒粉的等离子体制备方法，包括下述步骤：（1）选取海绵钒棒为原材料；（2）采用真空感应熔炼法，将钒棒放入石英管中，通过感应线圈从左到右不断地局部加热，通入的电流为20A，真空度为1.3×10-7Pa，循环6次，不断的排除气体和杂质，获得纯度高（根据原材料的成分和需要，纯度值是钒含量在99wt%以上）的钒棒；（3）将熔炼过的钒棒放入一定温度的真空退火环境中，真空度为1.0×10-8Pa，加热温度为1000℃，时间为10h，使其成分均匀化，提高塑性，细化晶粒，均匀组织及成分，消除钒棒中的残余内应力；（4）再对钒棒进行破碎，形成不规则形状的钒粉，粒径为200-300微米；（5）建立能量密度高和加热强度大的等离子体炬，射频功率为20KW；（6）以氩气作为载气，通入氦气为保护气体进入等离子体炬，维持等离子体炬的正常运行，通过送粉探针将原料送入等离子体炬的芯部高温区中，钒粉原料迅速吸热熔化，所述携粉气体氩气的流量3L/min，送料速率为1 kg/h，中气氩气流量为10L/min，边气氩气流量为30L/min，边气氦气流量10 L/min；（7）将熔融的钒粉导入粉体球化室，在极高的温度梯度下迅速冷却固化，形成球形的钒粉颗粒并经粉末收集装置收集，球形钒粉粒径为100-150微米，球形度为90%。实施例二本实施例提供一种球形钒粉的等离子体制备方法，包括下述步骤：（1）选取海绵钒棒为原材料；（2）采用真空感应熔炼法，将钒棒放入石英管中，通过感应线圈从左到右不断地局部加热，通入的电流为30A，真空度为1.8×10-7Pa，循环5次，不断的排除气体和杂质，获得纯度高的钒棒；（3）将熔炼过的钒棒放入一定温度的真空退火环境中，真空度为2.0×10-8Pa，加热温度为1100℃，时间为15h，使其成分均匀化，提高塑性，细化晶粒，均匀组织及成分，消除钒棒中的残余内应力；（4）再对钒棒进行破碎，形成不规则形状的钒粉，粒径为100-200微米；（5）建立能量密度高和加热强度大的等离子体炬，射频功率为30KW；（6）以氩气作为载气，通入氦气为保护气体进入等离子体炬，维持等离子体炬的正常运行，通过送粉探针将原料送入等离子体炬的芯部高温区中，钒粉原料迅速吸热熔化，所述携粉气体氩气的流量3.5L/min，送料速率为2 kg/h，中气氩气流量为13L/min，边气氩气流量为50 L/min，边气氦气流量13 L/min；（7）将熔化的钒粉导入粉体球化室，在极高的温度梯度下迅速冷却固化，形成球形的钒粉颗粒并经粉末收集装置收集，球形钒粉粒径为80-150微米，球形度为92%。实施例三本实施例提供一种球形钒粉的等离子体制备方法，包括下述步骤：（1）选取海绵钒棒为原材料；（2）采用真空感应熔炼法，将钒棒放入石英管中，通过感应线圈从左到右不断地局部加热，通入的电流为35A，真空度为1.0×10-8Pa，循环5次，不断的排除气体和杂质，获得纯度高的钒棒；（3）将熔炼过的钒棒放入一定温度的真空退火环境中，真空度为3.0×10-8Pa，加热温度为1200℃，时间为20h，使其成分均匀化，提高塑性，细化晶粒，均匀组织及成分，消除钒棒中的残余内应力；（4）再对钒棒进行破碎，形成不规则形状的钒粉，粒径为100-150微米；（5）建立能量密度高和加热强度大的等离子体炬，射频功率为28KW；（6）以氩气作为载气，通入氦气为保护气体进入等离子体炬，维持等离子体炬的正常运行，通过送粉探针将原料送入等离子体炬的芯部高温区中，钒粉原料迅速吸热熔化，所述携粉气体氩气的流量5L/min，送料速率为3 kg/h，中气氩气流量为15L/min，边气氩气流量为60 L/min，边气氦气流量15 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种球形钒粉的等离子体制备方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，选取海绵钒棒为原材料；第二步，采用真空感应熔炼法，将钒棒放入石英管中，通过感应线圈从左到右不断地局部加热熔化，不断的排除气体和杂质，获得高纯度的钒棒；第三步，将熔炼过的钒棒放入真空退火环境中进行退火处理，使其成分均匀化，提高塑性，细化晶粒，均匀组织及成分，消除钒棒中的残余内应力；第四步，再对钒棒进行破碎，形成不规则形状的钒粉；第五步，建立能量密度高和加热强度大的等离子体炬；第六步，以氩气作为载气，通入氦气为保护气体进入等离子体炬，维持等离子体炬的正常运行，通过送粉探针将原料送入等离子体炬的芯部高温区中，钒粉原料迅速吸热熔化；第七步，将熔化的钒粉导入粉体球化室，在极高的温度梯度下迅速冷却固化，形成球形的钒粉颗粒，并经粉末收集装置收集。
【技术特征摘要】
1.一种球形钒粉的等离子体制备方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，选取海绵钒棒为原材料；第二步，采用真空感应熔炼法，将钒棒放入石英管中，通过感应线圈从左到右不断地局部加热熔化，不断的排除气体和杂质，获得高纯度的钒棒；第三步，将熔炼过的钒棒放入真空退火环境中进行退火处理，使其成分均匀化，提高塑性，细化晶粒，均匀组织及成分，消除钒棒中的残余内应力；第四步，再对钒棒进行破碎，形成不规则形状的钒粉；第五步，建立能量密度高和加热强度大的等离子体炬；第六步，以氩气作为载气，通入氦气为保护气体进入等离子体炬，维持等离子体炬的正常运行，通过送粉探针将原料送入等离子体炬的芯部高温区中，钒粉原料迅速吸热熔化；第七步，将熔化的钒粉导入粉体球化室，在极高的温度梯度下迅速冷却固化，形成球形的钒粉颗粒，并经粉末收集装置收集。2.如权利要求1所述的一种球形钒粉的等离子体制备方法，其特征在于：第二步，所述的感应线圈通入的电流为20-40A。3.如权利要求1所述的一种球形钒粉的等离子体制备方法，其特征在于：第二步，所述的局部加热为：感应顺序从左到右，循环3-6次。4.如权利要求1所述的一种球...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈海霞，刘志光，刘少存，吴鹏，
申请(专利权)人：龙岩紫荆创新研究院，
类型：发明
国别省市：福建;35
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