一种微米级球形Ti粉及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种微米级球形Ti粉的制备方法，其特征在于，以形状不规则的Ti粉体为原料，采用如下步骤制备：(1)射频等离子体球化；(2)去离子水漂洗、脱水；(3)真空干燥。本发明专利技术方法中，所用的等离子体粉体球化设备中等离子体反应器内气氛可控,制备出的球形钛粉球形度高、流动性好、粒径小,且分布均匀、杂质少、致密性高，工艺更快速、简捷、一次成型,成本低,具有良好的工业化前景，制备方法可得到高球化率(>95％)、高球形度、高堆积密度、含氧量低的球形钛粉。

【技术实现步骤摘要】
一种微米级球形Ti粉及其制备方法
本专利技术涉及金属粉末制备
，特别涉及一种微米级球形Ti粉及其制备方法。
技术介绍
钛具有比强度高、耐蚀性能好等优点，因此受到越来越多地关注.球形钛粉被广泛地应用于粉末冶金、热喷涂、激光成型等领域中，球形钛粉的制备工艺已成为国内外研究和开发的热点。粉末冶金作为一种材料加工的先进技术，在钛工业领域中发挥了重要的作用，采用钛粉末冶金近净成型技术，可直接制取成品或接近成品尺寸的零部件，该技术具有降低原材料消耗、缩短加工周期，成本比常规工艺节省20％～50％的特点；同时，粉末冶金对粉体要求很高，压制成型的成品有些直接与粉末粒径有关，等离子体球化粉粒径较为统一，分布均匀，容易控制，可以很好地适用于粉末冶金；另外粉末冶金对化学性能要求也很高，较高的氧含量会降低压制性能、压坯强度和烧结制品的力学性能。等离子体球化制备的粉末氧含量极低，具备无可比拟的优势，因此粉末冶金大部分技术条件中对此都有一定规定。例如，粉末的允许氧含量为0.2％～1.5％，这相当于氧化物含量为1％～10％；激光成型技术利用计算机模型可直接用球形钛粉一次成型形状复杂的最终零件，制造出的钛零件的性能介于铸造件及锻造件之间，而成本降低了15％～30％，交货时间缩短了50％～75％。当制备多孔材料时，球形钛粉最佳。此外，利用激光成型技术制备致密的生物医用材料，可以节约时间和材料，实现个性化设计和加工，满足医用材料的个性化需求。热喷涂钛涂层技术是随着现代航空、航天技术的出现而发展起来的。该工艺是一种能降低生产成本的新型工艺，其可使工件表面获得所需要的尺寸及特殊性能的钛涂层，既解决了钛加工困难的问题，又通过节约材料降低了生产成本，热喷涂使用的钛粉要求粒径分布比较统一，流动性好，对粉末的物理性能要求很高；掺入纳米球形钛粉的钛涂料具有优异的抗静电性，防腐防垢也得到了研究和应用.随着球形钛粉应用的不断发展，对于球形钛粉的需求快速增加。高纯度、低成本及稳定化的球形钛粉生产技术已成为国内外粉体制备技术开发的热点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微米级球形Ti粉及其制备方法。本专利技术采用以下技术方案：一种微米级球形Ti粉的制备方法，其特征在于，以形状不规则的Ti粉体为原料，采用如下步骤制备：(1)射频等离子体球化；(2)等离子水清洗；(3)脱水；(4)真空干燥。优选地，步骤(1)中，所述的射频等离子体球化，采用的设备为TekSphero-40KWSY165射频等离子体球化系统。进一步优选地，所述射频等离子体球化系统送粉器转速设定为11～20r/min、送粉间隙设定为1.5～2mm。进一步优选地，所述射频等离子体球化系统送粉器探头型号为SG792或SI792，送粉器探头高度设定为-12～0mm。进一步优选地，所述射频等离子体球化系统氩气鞘气流流量15～20splm、氦气鞘气流流量50～70splm。进一步优选地，所述射频等离子体球化系统氩气中央气气流流量17～23splm。进一步优选地，所述射频等离子体球化系统送粉气体流量为2.5～8splm。优选地，步骤(2)中，所述的漂洗，时间为2～5min；所述的脱水，时间为2～7min，转速500～600r/min，脱水次数2～3次。优选地，步骤(3)中，所述的真空烘干，温度设定为60～100℃，保温时间设定为1h。一种微米级球形Ti粉，是由上述任一项制备方法制备而成。等离子体球化设备操作流程如下：设备打开系统开关，选择手动模式，打开主电源，确定送粉器探头高度和送粉间隙，设定送粉器转速，冷却系统开机，选择水冷和探针冷却，打开送粉器与反应室连接开关，净化系统(打)开，净化结束后，关闭送粉器与反应室开关，调节反应室内压力至2.0psi，打开真空系统及氩气开关，净化反应室与收粉装置，调整氩气鞘气流流量，调整氩气中央气气流流量，上述操作结束后，开启射频等离子体电源，等待射频等离子体系统稳定工作，分散气调整为1.5psi，调整氦气鞘气流流量，调节功率至40kw，调节反应室压力至15psi，设置送粉气体流量，打开送粉器阀门，打开超声，设备开始进入生产流程。本专利技术的原理：本专利技术所使用的原料粉末形貌不规则，粒径分布范围为200～500目，不规则钛粉送入等离子体体炬，在辐射、对流、热传导的传导机制作用下，在极短的时间内，金属颗粒被熔融成小液滴，在表面张力的作用下收缩成球形度很高的颗粒，高温液滴快速冷却，形成微米级金属钛粉。射频等离子体具有能量密度高、加热强度大、等离子体弧的体积大的特点，由于没有电极，不会因为电极蒸发而污染产品。在高频电源的作用下，惰性气体被电离，形成稳定的高温惰性等离子体，形状不规则的原粉在载流气的作用下，经送粉器进入等离子体体炬，粉末颗粒在高温等离子体中吸收大量的热，表面迅速融化，并以极高的速度进入反应器，在惰性气氛中快速冷却，在表面张力的作用下，冷却凝固成球形粉体，再进入收料室中收集。在等离子体中心区温度高达104℃,离开等离子体后，温度以106℃/s的速度急剧下降，这种特殊的温度场为高熔点金属颗粒表面的迅速融化和快速冷却定型创造了良好的温度环境。因为其能量密度集中，而球化过程并不需要将粉末全部融化，所以热损小，热利用率高达75％，这也是等离子体热源的独特优点。本专利技术的有益效果：1、本专利技术制备方法可得到高球化率(>95％)、高球形度、高堆积密度、含氧量低的球形钛粉，适用于3D打印。2、本专利技术方法中，所用的等离子体粉体球化设备中等离子体反应器内气氛可控,制备出的球形钛粉球形度高、流动性好、粒径小且分布均匀、杂质少、致密性高，工艺更快速、简捷、一次成型,成本低,具有良好的工业化前景。附图说明图1TekSphero-40KWSY165球化设备图。图2钛粉原料形貌。图3实施例1制备的微米级球形Ti粉形貌。图4钛粉原料粉末粒径分布。图5实施例1制备的微米级球形Ti粉粉末粒径分布。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，以下结合附图及实施例，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。除另有说明，本专利技术下列实施例中所采用的原料加入量百分数均为质量百分比。实施例1：微米级球形Ti粉的制备方法原料采用氢化脱氢法制备形状不规则的原始钛粉，粉末规格为15～53μm，所采用的射频等离子体球化设备型号为TekSphero-40KWSY165。球化参数设定为：送粉器探头型号为SG792，送粉间隙为2mm、探头高度-10mm、送粉器转速15r/min、氩气鞘气流流量20splm、氦气鞘气流流量50splm、氩气中央气流流量20splm、送粉气体流量为5splm，一次脱水参数为：加水漂洗2min，脱水转速为500r/min，二次脱水参数为：加水漂洗3min，脱水转速为500r/min，浆料放入真空干燥箱100℃保温1h。实施例2：微米级球形Ti粉的制备方法原料采用氢化脱氢法制备形状不规则的原始钛粉，粉末规格为15～53μm，所采用的射频等离子体球化设备型号为TekSphero-40KWSY165。球化参数设定为：送粉器探头型号为SG792，送粉间隙为1.5mm、探头高度-10mm、送粉器转速20r本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微米级球形Ti粉的制备方法，其特征在于，以形状不规则的Ti粉体为原料，采用如下步骤制备：(1)射频等离子体球化；(2)去离子水漂洗、脱水；(3)真空干燥。

【技术特征摘要】
1.一种微米级球形Ti粉的制备方法，其特征在于，以形状不规则的Ti粉体为原料，采用如下步骤制备：(1)射频等离子体球化；(2)去离子水漂洗、脱水；(3)真空干燥。2.根据权利要求1所述的一种微米级球形Ti粉的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的射频等离子体球化，采用的设备为TekSphero-40KWSY165射频等离子体球化系统。3.根据权利要求2所述的一种微米级球形Ti粉的制备方法，其特征在于，所述射频等离子体球化系统送粉器转速设定为11～20r/min、送粉间隙设定为1.5～2mm。4.根据权利要求2所述的一种微米级球形Ti粉的制备方法，其特征在于，所述射频等离子体球化系统送粉器探头型号为SG792或SI792，送粉器探头高度设定为-12～0mm。5.根据权利要求2所述的一种微米级球形Ti粉的制备方法，其特征在于，所述射频等离子体球化系统氩气...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾德长，肖猛，邱金勇，邱兆国，邹永鸣，张友生，
申请(专利权)人：广东正德材料表面科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44