一种镁合金粉末的净化处理方法及系统技术方案

本发明专利技术属于冶金技术领域，公开了一种镁合金粉末的净化处理方法及系统，对球磨罐中钢球进行超声清洗；将称取的镁粉及钢球放入球磨罐中，加入酒精；并加入硬脂酸锌；抽真空，随后通入氩气；球磨处理后的粉末在桶装容器中进行过筛处理；处理过程中，容器底部通入氩气流动，同时使用试验筛对球磨后的镁粉进行过筛处理，除去球磨后的杂质及氧化物。本发明专利技术使用的处理态粉末制备得到的样品性能也更为优异，拉伸屈服强度要高20MPa，拉伸断裂强度高10MPa，延伸率比铸造成品要高1.6％；而压缩屈服强度改善的幅度更为显著，比传统铸造方式制备得到的材料高100MPa，有效证实了本发明专利技术这种工艺对材料性能有效性。

【技术实现步骤摘要】
一种镁合金粉末的净化处理方法及系统
本专利技术属于冶金
，尤其涉及一种镁合金粉末的净化处理方法及系统。
技术介绍
镁合金以高比强度，比刚度，优异的电磁屏蔽特性等而广泛应用在航空，航天，汽车等各个领域。为得到机械性能优异的镁合金材料，通常采用元素合金化及大塑性变形等方式来提高材料的力学性能。元素的合金化使得基体金属由于添加的元素而造成晶格畸变引起固溶强化，从而有效阻碍位错的运动而使得材料力学性能显著提高。大塑性变形的方式能够大幅度的细化晶粒尺寸，并最终导致材料的细晶强化。尽管如此，合金化元素的高成本以及大塑性变形过程中工艺上的非连续性和材料尺寸的限制都很大程度上限制了其商业化的应用。粉末冶金工艺作为一种近成型制备方法，能够生产制备得到微观组织均匀，力学性能优异的金属材料。此外，最小程度的废料和较低的制备成本也是这种工艺的一大优势。大量文献也报道了通过粉末冶金工艺制备高性能镁合金及其复合材料。对于这种工艺而言，通常使用的都是雾化法生产制备得到的镁合金粉末颗粒，而粉末颗粒的粒径尺寸也是在20～100μm。在具体的制备过程中，采用的是热压烧结的方式来实现粉末颗粒间的冶金结合，从而得到期望的镁合金材料。因此由制备工艺的特点而言，合金粉末原料对于制备得到的合金及复合材料性能至关重要，要有效保证制备使用的原材料粉末没有受到污染，表面洁净。对于实际厂家生产的镁合金粉末颗粒而言，都是通过真空袋对镁粉颗粒进行包装处理后，运输至各地。尽管如此，如果镁合金粉末在不同状况环境下长期放置，粉末颗粒都会出现不同程度的氧化，导致粉末发黑，进一步的在制备镁合金棒材的过程中造成材料力学性能的严重下降。如果不能解决镁合金粉末表面反应污染层的有效处理，在进行后期热挤压烧结制备成品材料的过程中，粉末颗粒间会因为颗粒之间氧化层的阻碍，而不能实现有效的颗粒间的原子扩散而达不到冶金结合，从而会使得制备的成品中粉末颗粒之间没有得到有效结合的部分都成为裂纹源，这种大量缺陷的存在导致制备样品的失败。而解决这种技术的关键性在于保证合金粉末没有污染，或者对污染的粉末采用适当的方式处理后能够有效实现粉末的净化。现有技术解决的难度主要在于要选择一种方式要恰当的处理掉镁粉表面的化学反应层，而不对镁粉本身的特性造成影响。常规情况下针对污染的粉末进行净化处理的方式都相对比较粗糙，包括简单的过筛处理，超声波清洗处理以及化学反应法反应处理。过筛法处理制备的粉末时更多的只能去除混杂在镁粉颗粒中的杂质颗粒，更多的时候会将同等尺寸的镁粉颗粒也过筛出去，造成原料的浪费，但针对镁粉表面的包裹层，特别是因化学反应而包覆在表面的反应层过筛处理解决不了本质问题；对于超声波清洗而言，包覆在镁粉颗粒表面的物理层，杂质等都能通过这种方式得到有效的处理，但化学反应层仍然无法解决；其次就是化学反应的方式，通过配备合适的反应溶剂与粉末颗粒进行反应来去除表面的这种污染层，但在使用这种方法时，涉及的问题很多，首先要保证反应溶剂不与镁粉颗粒发生化学反应，其次通过表征检测方式要明确覆盖于镁粉颗粒表面的化学反应物质，其次处理完毕还要进行烘干等一系列后续处理，成本高。综上所述，现有技术存在的问题是：对于现有已被氧化的镁合金粉末，没有进行适当的处理不能保证粉末冶金制备工艺的有效实施；对镁合金粉末颗粒的不能有效净化，以及表面氧化镁的处理效果差，造成镁合金棒材力学性能严重下降。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种镁合金粉末的净化处理方法及系统。本专利技术提出了一种低成本，高效率的处理方式，从而来实现镁合金粉末颗粒的有效净化，以及表面氧化镁的处理。本专利技术是这样实现的，本专利技术提出的理念：雾化法制备得到的镁粉颗粒在长期放置的过程中发生氧化，在粉末颗粒表面形成一层氧化膜，而前期的分析发现氧化镁膜不不致密，其次与镁颗粒基体结合性差，呈现脆性状态；对于发生污染氧化的块体镁合金，在处理方式上通常是使用细砂纸进行反复的打磨处理，酒精清洗，吹干方式来处理。基于以上的概念提出了球磨的方式进行净化处理，即保证磨球在旋转过程中与镁粉颗粒的全面接触和适当能量的冲击，来确保镁粉颗粒表面的氧化层与镁粉本身实现有效的分离。本专利技术提出的一种镁合金粉末的净化处理方法，所述镁合金粉末的净化处理方法包括：对球磨罐中钢球进行超声清洗；将称取的镁粉及钢球放入球磨罐中，加入酒精；并加入硬脂酸锌；球磨前进行抽真空处理，随后通入氩气；开始球磨处理时，球磨过程参数：公转150～260r/min，正转15～20min，反转15～20min，中间停顿20～30min，球磨200～250min，有效球磨时间200～250min；优选：公转200r/min，正转15min,反转15min，中间停动20min，球磨200min，有效球磨时间1.5h；球磨处理后的粉末在桶装容器中进行过筛处理；处理过程中，容器底部通入氩气流动，同时使用试验筛对球磨后的镁粉进行过筛处理，除去球磨后的杂质及氧化物。进一步，称取的镁粉及钢球放入球磨罐中，加入2-3滴酒精，球料比20:1；加入1vol.％的硬脂酸锌；球磨前进行抽真空处理中，通入氩气时间10s。进一步，球磨处理后的粉末在桶装容器中进行过筛处理中，使用325目的试验筛对球磨后的镁粉进行过筛处理。本专利技术的另一目的在于提供一种镁合金粉末的净化处理系统。本专利技术的优点及积极效果为：经粉末工艺处理的粉末进一步后期制备得到的材料力学性能显著提高，拉伸屈服强度达到320MPa；拉伸断裂强度380MPa，延伸率达到14％；压缩屈服强度达到310MPa，压缩断裂强度达到483MPa，压下量为13.6％；相比未处理态粉末制备得到的成品材料性能，拉伸屈服强度提高了近218MPa，拉伸断裂强度提高了近81％，延伸率达到原先延伸率的4.6倍；压缩屈服强度也提高了128MPa；相比目前传统的铸造工艺制备的同组分的ZK60合金，本专利技术使用的处理态粉末制备得到的样品性能也更为优异，拉伸屈服强度要高20MPa，拉伸断裂强度高10MPa，延伸率比铸造成品要高1.6％；而压缩屈服强度改善的幅度更为显著，比传统铸造方式制备得到的材料高100MPa，有效证实了本专利技术这种工艺对材料性能有效性。附图说明图1是本专利技术实施例提供的镁合金粉末的净化处理方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的处理态ZK60镁合金粉末图。图中：(a)宏观形貌；(b)微观形貌及EDS图。图3是本专利技术实施例提供的XPS粉末氧含量变化分析图。图4是本专利技术实施例供的挤压态镁合金样品微观组织图。图中：(A)未处理粉末(B)处理态粉末。图5为本专利技术实施例提供的对应图4A和4B样品的X-ray衍射分析结果图。图中：曲线(a)未处理态粉末的挤压样品的衍射结果中除了基体镁合金相和MgZ2相，还有MgO相的存在中；曲线(b)而处理态粉末制备的样品中主要以基体镁合金相和MgZ2相为主。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图及具体实施例对本专利技术的应用原理作进一步描述。1、实验材料：在实验中使用的是从唐山威豪镁粉有限公司购置的雾化法生产制备得到的镁合金粉末颗粒，镁合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金粉末的净化处理方法，其特征在于，所述镁合金粉末的净化处理方法包括：对球磨罐中钢球进行超声清洗；将称取的镁粉及钢球放入球磨罐中，加入酒精；并加入硬脂酸锌；球磨前进行抽真空处理，随后通入氩气；进行球磨处理；球磨处理后的粉末在桶装容器中进行过筛处理；处理过程中，容器底部通入氩气流动，同时使用试验筛对球磨后的镁粉进行过筛处理，除去球磨后的杂质及氧化物。

【技术特征摘要】
1.一种镁合金粉末的净化处理方法，其特征在于，所述镁合金粉末的净化处理方法包括：对球磨罐中钢球进行超声清洗；将称取的镁粉及钢球放入球磨罐中，加入酒精；并加入硬脂酸锌；球磨前进行抽真空处理，随后通入氩气；进行球磨处理；球磨处理后的粉末在桶装容器中进行过筛处理；处理过程中，容器底部通入氩气流动，同时使用试验筛对球磨后的镁粉进行过筛处理，除去球磨后的杂质及氧化物。2.如权利要求1所述的镁合金粉末的净化处理方法，其特征在于，称取的镁粉及钢球放入球磨罐中，加入2-3滴酒精，球料比20:1；加入1vol.％的硬脂酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：马国俊，金培鹏，王金辉，李小强，李灼华，李尚鹏，赵磊，
申请(专利权)人：青海大学，
类型：发明
国别省市：青海,63