提高气雾化法所制备金属粉末球形度的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高气雾化法所制备金属粉末球形度的方法，本发明专利技术通过对气雾化法制备金属粉末的工艺流程进行改进，在利用高压气流破碎液态金属之前对气体进行加热，提高气雾化法气体的温度，可有效降低被破碎后的金属液滴的冷却速率，使金属液滴的球化时间大于冷凝时间，保证金属液滴有足够的时间在表面张力的作用下形成球形；并且对感应线圈的加热功率进行调节来控制金属的过热度，从而增加金属熔体液滴的表面张力，可有效提高气雾化法所制备金属粉末的球形度和流动性，满足激光3D打印的要求。

Method of improving the sphericity of metal powder prepared by atomization

【技术实现步骤摘要】
提高气雾化法所制备金属粉末球形度的方法
本专利技术涉及激光3D打印
，尤其是一种提高气雾化法所制备金属粉末球形度的方法。
技术介绍
金属粉末是激光3D打印的打印材料，目前金属粉末的主要是生产方法为气雾化法。气雾化法的基本原理是用高速高压气流将液态金属流破碎成小液滴并凝固成粉末的过程。由于气雾化法制备的金属粉末具有纯度高、氧含量低、粉末粒度可控以及成本低等优点，已成为高性能金属粉末制备的主流方法。气雾化法中根据坩埚的有无分为真空感应熔炼气雾化法和电极感应熔炼气雾化法。雾化气体及雾化过程中所涉及的参数有气体性质、进气压力、气流速度等,金属液流及其相关过程中所涉及的参数有金属液流性质、过热度、液流直径等，这些参数直接影响金属粉末的粒径分布及微观组织结构。在冷凝过程中，粉末的形貌与液态金属的球化时间以及凝固时间有关，当液态金属的球化时间小于凝固时间，液态金属凝固之前有充足时间球化，最后得到粉末为球形；当液态金属的球化时间大于凝固时间，液态金属凝固之前没有充足时间球化，得到粉末为不规则形状。目前气雾化法制备金属粉末普遍采用冷气体作为雾化气体，导致金属液滴来不及球化就凝固成粉末，容易出现粉末球形度低(球形度≤80％)的问题，进而影响粉末的流动性，金属粉末若不具备满足激光3D打印要求的粒度范围，在打印过程中，刮刀铺粉不能保证平整顺滑，会对最终成品的质量造成很大影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种提高气雾化法所制备金属粉末球形度的方法，能够得到满足激光3D打印球形度要求的金属粉末。为解决上述技术问题本专利技术所采用的技术方案是：一种提高气雾化法所制备金属粉末球形度的方法，包括以下步骤：步骤一、将金属棒材放入气雾化法制粉装置中加热；步骤二、向气雾化法制粉装置中通入气体，并利用加热装置加热得到高温高压气体；步骤三、增加感应线圈功率，利用高速喷出的高温高压气体对经过加热熔化后的金属液滴进行气雾化法制粉；步骤四、对步骤三所得金属粉末进行筛分，选取粒度为15～53μm的金属粉末。进一步的是：步骤一中所采用金属棒材的材质为18Ni300、TC4或316L。进一步的是：步骤一中所采用的气雾化法制粉装置为电极感应熔炼气雾化法制粉装置或真空感应气雾化制粉装置。进一步的是：步骤二中所述气体为氩气或氮气。进一步的是：步骤二中所得高温高压气体的温度为80～120℃，压强为3～4MPa。进一步的是：步骤三中感应线圈的功率为16～20kW。进一步的是：步骤四中的筛分分两步进行，先通过气流分级机进行筛分，再进行超声波振动筛分。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过对气雾化法制备金属粉末的工艺流程进行改进，在利用高压气流破碎液态金属之前对气体进行加热，提高气雾化法气体的温度，可有效降低被破碎后的金属液滴的冷却速率，使金属液滴的球化时间大于冷凝时间，保证金属液滴有足够的时间在表面张力的作用下形成球形；并且对感应线圈的加热功率进行调节来控制金属的过热度，从而增加金属熔体液滴的表面张力，可有效提高气雾化法所制备金属粉末的球形度和流动性，满足激光3D打印的要求。附图说明图1为本专利技术所制备TC4粉末的SEM图；图2为现有技术所制备TC4粉末的SEM图；具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面结合附图及实施例对本专利技术进行进一步的说明。本专利技术所述的提高气雾化法所制备金属粉末球形度的方法，按照以下步骤进行：步骤一、将金属棒材放入气雾化法制粉装置中加热，金属棒材的材质为18Ni300、TC4或316L；气雾化法制粉装置可根据金属棒材材质的不同进行选择，若为钛合金可选用电极感应熔炼气雾化法制粉装置，若为铁合金可选用真空感应气雾化制粉装置。步骤二、向气雾化法制粉装置中通入气体，并利用加热装置加热得到高温高压气体，此步骤中所采用的气体介质根据金属活性进行选择，若为钛合金可选用氮气，若为铁合金可选用氩气；此步骤中采用加热装置对气体介质进行加热的目的是在气体对金属熔体进行冲击时降低金属熔体液滴的冷却速率，使金属熔体液体在下落过程中有足够的时间自身表面张力的作用下形成球形，加热后气体的温度为80～120℃，压强为3～4MPa。步骤三、增加感应线圈功率，利用高速喷出的高温高压气体对经过加热熔化后的金属液滴进行气雾化法制粉；此步骤中通过对感应线圈的加热功率进行控制来控制金属的过热度，从而增加金属熔体液滴的表面张力，提高气雾化法制备金属粉末的球形度，感应线圈的功率为16～20kW。步骤四、对步骤三所得金属粉末进行筛分，筛分工序分两步进行，先通过气流分级机进行筛分，再进行超声波振动筛分，最终选取出粒度为15～53μm的金属粉末。实施例1采用本专利技术所述的方法制备球形TC4钛合金粉末。将直径为45mm，长度500mm的TC4钛合金棒材放进电极感应熔炼气雾化制粉装置中加热；打开气体加热装置对管道内的氩气加热，将氩气温度控制在120℃，压力3MPa；增加感应线圈功率到16KW，对下落的钛液进行气雾化法制粉；对粉末进行筛分，得到15-53μm满足激光打印的球形TC4钛合金粉末。实施例2采用本专利技术所述的方法制备球形316L不锈钢粉末。将316L锭材放进真空感应熔炼气雾化制粉感应炉中加热；打开气体加热装置对管道内的氮气加热，将氩气温度控制在100℃，压力3.5MPa；增加感应线圈功率到18KW，对下落的钢液进行气雾化法制粉；对粉末进行筛分，得到15-53μm满足激光打印的球形316L不锈钢粉末。实施例3采用本专利技术所述的方法制备球形18Ni300模具钢粉末。将18Ni300锭材放进真空感应熔炼气雾化制粉装置中加热；打开气体加热装置对管道内的氮气加热，将氩气温度控制在80℃,，压力4MPa；增加感应线圈功率到20KW，对下落的钢液进行气雾化法制粉；对粉末进行筛分，得到15-53μm满足激光打印的球形18Ni300模具钢粉末。通过扫描电镜对采用传统方法和本专利技术所述方法所制备的粒度在15-53μm的球形TC4钛合金粉末进行微观形貌分析，如图1和图2所示为分析结构，根据《钛及钛合金粉末形貌的测定》标准，计算出本方法所制备球形TC4钛合金粉末的球形度为0.95，采用传统方法所制备的TC4钛合金粉末的的球形度为0.80，本专利技术所制得球形TC4钛合金粉末的球形度由于采用传统方法所制备的TC4钛合金粉末的球形度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.提高气雾化法所制备金属粉末球形度的方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤一、将金属棒材放入气雾化法制粉装置中加热；/n步骤二、向气雾化法制粉装置中通入气体，并利用加热装置加热得到高温高压气体；/n步骤三、增加感应线圈功率，利用高速喷出的高温高压气体对经过加热熔化后的金属液滴进行气雾化法制粉；/n步骤四、对步骤三所得金属粉末进行筛分，选取粒度为15～53μm的金属粉末。/n

【技术特征摘要】
1.提高气雾化法所制备金属粉末球形度的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、将金属棒材放入气雾化法制粉装置中加热；
步骤二、向气雾化法制粉装置中通入气体，并利用加热装置加热得到高温高压气体；
步骤三、增加感应线圈功率，利用高速喷出的高温高压气体对经过加热熔化后的金属液滴进行气雾化法制粉；
步骤四、对步骤三所得金属粉末进行筛分，选取粒度为15～53μm的金属粉末。


2.如权利要求1所述的提高气雾化法所制备金属粉末球形度的方法，其特征在于：步骤一中所采用金属棒材的材质为18Ni300、TC4或316L。


3.如权利要求1所述的提高气雾化法所制备金属粉末球形度的方法，其特征在于：步骤一中所采用的气雾...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢波，范亚卓，赵三超，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51