金属粉末及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种金属粉末及其制备方法。步骤如下：将电极和金属工件置于电源的两极，通过运动控制系统调整电极和金属工件的放电间隙，产生电弧等离子体，使二者表面熔融，形成熔融区，同时，引入流体介质，控制流体介质的流速，控制电极或金属工件的相对转速，引起电弧等离子体工作形态的改变，使所述熔融区产生微小爆炸，抛离并粉碎位于所述熔融区的材料，收集冷凝后的微细球形粉末，进行清洗、烘干和筛分，收集粒径在10μm‑250μm的颗粒，得金属粉末，通过控制所述运动控制系统、电源参数、转速以及流速，可获得范围内不同粒径分布的金属粉末。上述方法制得的金属粉末细粉收得率高，金属颗粒的粒径分布均匀，流动性好，球形度好，空心粉和卫星粉含量低。

【技术实现步骤摘要】
金属粉末及其制备方法
本专利技术涉及金属粉末的制备领域，特别是涉及金属粉末及其制备方法。
技术介绍
金属粉末属于松散状物质，其性能综合反映了金属本身的性质和单个颗粒的性状及颗粒群的特性。一般将金属粉末的性能分为化学性能、物理性能和工艺性能。化学性能是指金属含量和杂质含量。物理性能包括粉末的平均粒度和粒度分布，粉末的比表面和真密度，颗粒的形状、表面形貌和内部显微结构。工艺性能是一种综合性能，包括粉末的流动性、松装密度、振实密度、压缩性、成形性和烧结尺寸变化等。金属粉末的性能在很大程度上取决于粉末的生产方法及其制取工艺。粉末的制取方法中应用最广的是还原法、雾化法、电解法。还原法制备金属粉末主要通过还原剂夺取金属氧化物粉末中的氧，使金属被还原成粉状。还原剂可分为气体还原剂、固体还原剂等。还原法制成的粉末颗粒大多为海绵结构的不规则形状。雾化法是将金属雾化成细小液滴，在冷却介质中凝固成粉末，广泛应用的是用高压空气、氮气、氩气和高压水作喷射介质来击碎金属液体流，也有理由旋转盘粉碎和熔体自身旋转的离心雾化法，气雾化法制备的粉末一般近球形，但是仍无法同时兼顾粉末的球形度、粒度和流动性。电解法制备金属粉末通过在金属盐水溶液中通以直流电、金属离子即在阴极上放电析出，形成易于破碎成粉末的沉积层。金属离子一般来源于同种金属阳极的溶解，并在电流作用下自阳极向阴极迁移。采用电解法制备的粉末虽然纯度高，但粉末多呈树枝状，耗电大，成本较高。综上，目前已有的制备方法，难以制备球形度好、粒度小、同时流动性好的金属粉末。专利
技术实现思路
基于目前传统的金属粉末的制备工艺中，所制得的金属粉末在球形度、粒度和流动性中的某一方面或某几方面始终存在一定的短板，本专利技术提供一种新的金属粉末的制备方法，巧妙地将等离子旋转电极法、气雾化法结合，并加上电弧微爆的技术，使制得的金属粉末同时具有细粉收得率高、粒度均匀、颗粒形状规则、球形度好、空心粉和卫星份含量低、流动性好的多种优异的性能。具体技术方案为：一种金属粉末的制备方法，包括以下步骤：将电极和金属工件置于电源的两极，通过运动控制系统调整所述电极和金属工件的放电间隙，产生电弧等离子体，所述电弧等离子体作用于所述电极和金属工件表面时，促使所述电极和金属工件表面熔融，形成熔融区，同时，在所述放电间隙引入流体介质，通过控制所述流体介质的流速，以及所述电极或金属工件的相对转速，引起电弧等离子体工作形态的改变，促使所述熔融区产生微小爆炸，粉碎并抛离位于所述熔融区的材料，粉碎后的所述熔融材料在所述流体介质中冷凝，收集冷凝后的微细球形粉末，得初级粉末；对所述初级粉末进行清洗、烘干和筛分，收集粒径在10μm-250μm的颗粒，得金属粉末；通过控制所述运动控制系统、电源参数、转速以及流速，获得不同粒径分布的金属粉末；所述电极设置有中空腔和/或所述金属工件设置有中空腔。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的金属球形粉末的制备方法将电极和金属工件分别置于电源的两极，以电弧等离子体作为高密度的能量热源，作用于电极和金属工件表面，使电极和工件表面熔融，形成微小的熔坑，即熔融区，同时，在电极和金属工件之间通入流体介质，通过电极和金属工件的相对移位和流体介质的移弧耦合作用，将熔融区的材料连续的从熔坑中抛离，提高颗粒的排出率，提高生产效率。同时，控制电极的转速或金属工件的转速、控制流体介质的流速，能够改变电弧等离子体的工作状态，使熔融区产生微小爆炸，粉碎并抛离位于熔融区的材料，将材料进一步细化，然后，粉碎抛离的熔融区材料在流体介质中急速冷却，细小颗粒在冷凝过程中因表面张力的收缩作用固化成球形的粉末，收集冷却后的金属粉末即为初级粉末。收集所述初级粉末，并对其进行清洗、烘干和筛分，进一步收集粒径在10μm-250μm的颗粒，即为金属粉末。其中，粉碎后的细小颗粒在流体介质中迅速冷凝，得到的初级粉末具有好的球形度，结合进一步筛分10μm-250μm的颗粒，赋予金属粉末更好的流动性。通过上述方法制得的金属粉末细粉收得率高、粒度均匀、颗粒形状规则、球形度好、空心粉和卫星份含量低、流动性好。进一步地，控制所述运动控制系统调整所述电极和工件的相对位置在0.1mm-100mm内，控制所述电极或金属工件的转速在100r/min-60000r/min范围内，控制所述流体介质初始通入时的流速在0.5L/min-500L/min范围内，有利于提高细粉收得率，收集到更多的粒径在10μm-250μm的金属粉末。进一步地，采用喇叭状的缓冲部和阶梯状的多级收粉装置，对流体介质中的微细球形粉末进行收集，随着流体介质流经缓冲部和每一级阶梯，流体介质中的微细球形粉末也可以沉积下来，避免微细球形粉末随着流体介质流失或飞溅，进一步实现提高细粉收得率的目的。附图说明图1为电弧微爆技术生产粉末的原理示意图；图2为实施例1的金属粉末示意图；图3为实施例2的金属粉末示意图；图4为实施例3的金属粉末示意图。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术公开内容理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。一种金属粉末的制备方法，包括以下步骤：将电极和金属工件置于电源的两极，通过运动控制系统调整所述电极和金属工件的放电间隙，产生电弧等离子体，所述电弧等离子体作用于所述电极和金属工件表面时，促使所述电极和金属工件表面熔融，形成熔融区，同时，在所述放电间隙引入流体介质，通过控制所述流体介质的流速，以及所述电极或金属工件的相对转速，引起电弧等离子体工作形态的改变，促使所述熔融区产生微小爆炸，粉碎并抛离位于所述熔融区的材料，粉碎后的所述熔融材料在所述流体介质中冷凝，收集冷凝后的微细球形粉末，得初级粉末；对所述初级粉末进行清洗、烘干和筛分，收集粒径在10μm-250μm的颗粒，得金属粉末；通过控制所述运动控制系统、电源参数、转速以及流速，获得不同粒径分布的金属粉末；所述电极设置有中空腔和/或所述金属工件设置有中空腔。其中，将电极和金属工件置于电源的两极，可以理解为：将所述电极连接到所述电源的阳极，将所述金属工件连接到所述电源的阴极。也可以理解为，将所述电极连接到所述电源的阴极，将所述金属工件连接到所述电源的阳极。这种方法突破了现有工艺中，一般只能将金属工件连接在电源阴极的限制，同时，对金属工件的外型没有特别的限定，同时，通过调换电极和金属工件的极性，也可以提高金属粉末制备过程中的效率以及细粉收得率。当所述电极连接到电源的阳极时，电源驱动电极旋转，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将电极和金属工件置于电源的两极，通过运动控制系统调整所述电极和金属工件的放电间隙，产生电弧等离子体，所述电弧等离子体作用于所述电极和金属工件表面时，促使所述电极和金属工件表面熔融，形成熔融区，同时，在所述放电间隙引入流体介质，通过控制所述流体介质的流速，以及所述电极或金属工件的相对转速，引起电弧等离子体工作形态的改变，促使所述熔融区产生微小爆炸，粉碎并抛离位于所述熔融区的材料，粉碎后的所述熔融材料在所述流体介质中冷凝，收集冷凝后的微细球形粉末，得初级粉末；/n对所述初级粉末进行清洗、烘干和筛分，收集粒径在10μm-250μm的颗粒，得金属粉末；/n通过控制所述运动控制系统、电源参数、转速以及流速，获得不同粒径分布的金属粉末；/n所述电极设置有中空腔和/或所述金属工件设置有中空腔。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将电极和金属工件置于电源的两极，通过运动控制系统调整所述电极和金属工件的放电间隙，产生电弧等离子体，所述电弧等离子体作用于所述电极和金属工件表面时，促使所述电极和金属工件表面熔融，形成熔融区，同时，在所述放电间隙引入流体介质，通过控制所述流体介质的流速，以及所述电极或金属工件的相对转速，引起电弧等离子体工作形态的改变，促使所述熔融区产生微小爆炸，粉碎并抛离位于所述熔融区的材料，粉碎后的所述熔融材料在所述流体介质中冷凝，收集冷凝后的微细球形粉末，得初级粉末；
对所述初级粉末进行清洗、烘干和筛分，收集粒径在10μm-250μm的颗粒，得金属粉末；
通过控制所述运动控制系统、电源参数、转速以及流速，获得不同粒径分布的金属粉末；
所述电极设置有中空腔和/或所述金属工件设置有中空腔。


2.根据权利要求1所述的新型球形粉末的制备方法，其特征在于，所述电源为直流脉冲电源、直流恒流电源，交流脉冲电源或交流恒流电源。


3.根据权利要求1所述的新型球形粉末的制备方法，其特征在于，通过所述运动控制系统调整所述电极和工件的相对位置，得到理想放电状态的电弧等离子体...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐辉，姚青，
申请(专利权)人：深圳航科新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44