一种制备AlSi9Mg超细粉的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备AlSi9Mg超细粉的方法，属于金属粉末的制备领域，解决了尚无利用离子旋转电极雾化法制备AlSi9Mg超细粉的方法的问题。本发明专利技术包括以下步骤：熔炼并浇铸；锻造得到合金电极棒；将电极棒安装在等离子旋转电极雾化设备上，雾化室抽真空，充入惰性气体；电极棒高速旋转，转速为18000‑36000r/min，点燃等离子发生器熔化电极棒端面，等离子弧电压为50‑60V，等离子电流为280‑420A，等离子发生器与电极棒端面距离为50‑60mm，电极棒进给速度为1.6‑2.5mm/s；粉末完全冷却后筛分并抽真空储存。本发明专利技术制备出的超细粉粒度范围分布窄，球形度高，流动性好，气体体积分数低。

A method of preparing AlSi9Mg ultrafine powder

【技术实现步骤摘要】
一种制备AlSi9Mg超细粉的方法
本专利技术属于金属粉末的制备领域，具体涉及一种制备AlSi9Mg超细粉的方法。
技术介绍
AlSi9Mg铝合金由于具有较低的密度、良好的耐蚀性能和抗疲劳性能、良好的比强度和比刚度，符合工业“轻量化”设计理念，在航空航天、高速列车及轻型汽车等领域获得广泛应用。以粉末床为主要技术特征的激光选区熔化技术(SelectiveLaserMelting，SLM)是目前应用最广泛的金属3D打印技术，该技术由于能够实现复杂结构件的快速制备，具备小批量制造速度快、材料利用率高，尺寸精度高、表面质量好、成形件性能优异等特点，已被各国优先推广应用于航空航天领域。作为SLM加工技术的关键原料，金属粉末的品质很大程度上决定了产品最终的成型效果，因此制取高品质粉末对金属3D打印技术的发展至关重要。目前，应用于金属3D打印粉体材料制备的快速凝固技术主要有真空感应气雾化法（VIGA法）、无坩埚电极感应熔化气体雾化法（EIGA法）、等离子雾化法（PA法）以及等离子旋转电极雾化法（PREP法）等。PA法制得粉末材料中含有“卫星粉”、片状粉、纳米颗粒等，流动性稍差。VIGA法制备过程易受污染，非金属夹杂物较多，EIGA法制得合金粉末成分不均，整体粒径分布较宽，存在易粘结、孔隙率高、球形度较差、存在空心粉末等问题。PREP法的效果较佳，但尚无利用PREP法制备AlSi9Mg超细粉的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制备AlSi9Mg超细粉的方法，以解决尚无利用离子旋转电极雾化法制备AlSi9Mg超细粉的方法的问题。为解决以上问题，本专利技术的技术方案是：一种制备AlSi9Mg超细粉的方法，包括以下步骤：步骤一、配制熔炼原料，进行熔炼，并浇铸成铸锭；步骤二、将铸锭坯料通过热处理与锻造得到AlSi9Mg合金棒材，进行机械加工，得到合金电极棒；步骤三、将电极棒安装在等离子旋转电极雾化设备上，电极棒一端与电主轴连接，另一端置于雾化室内，对雾化室进行抽真空处理，然后充入惰性气体；步骤四、启动高速旋转驱动装置带动电极棒高速旋转，电极棒转速控制在18000-36000r/min，转速稳定后，点燃等离子发生器熔化电极棒端面，等离子弧电压控制在50-60V，等离子电流控制在280-420A，等离子发生器与电极棒端面距离控制在50-60mm，电极棒进给速度控制在1.6-2.5mm/s，电极棒在高速旋转的离心力作用下分散成球形液滴，在雾化室内快速冷却；步骤五、保持雾化室内惰性气体氛围，防止AlSi9Mg铝合金粉末氧化，待粉末完全冷却，打开雾化室收集粉末，筛分后抽真空储存。作为本专利技术的进一步改进，在步骤二中，电极棒圆度偏差小于或等于0.05mm，直线度偏差小于或等于0.01mm/m，表面粗糙度Ra小于或等于1.6μm，以防止在电极棒在高速旋转过程中产生晃动。作为本专利技术的进一步改进，电极棒直径控制在20-30mm，长度控制在300-350mm。作为本专利技术的进一步改进，在步骤三中，雾化室抽真空采用机械泵和分子泵双级抽真空系统，直至真空度小于或等于7×10-3Pa。作为本专利技术的进一步改进，在步骤三中，所述惰性气体为氩气和氦气的混合气体。氩气的主要作用是产生等离子弧，用于熔化电极棒；氦气主要起快速冷却作用，得到表面更加光滑的球形粉末。作为本专利技术的进一步改进，在步骤三中，氩气和氦气的体积比为4:1。氦气能够快速冷却，以得到表面更加光滑的球形粉末，但氦气成本较高，经过试验确定氩气和氦气的体积比为4:1时，产品效果和经济成本得到最佳权衡。作为本专利技术的进一步改进，在步骤三中，雾化室压强介于0.10-0.12MPa之间。本专利技术以等离子旋转电极雾化法制备AlSi9Mg超细粉，具有以下优点：1.若电极棒转速过低，制备出的粉末粒度较大，不能满足3D打印要求；若电极棒转速过高，则会超过AlSi9Mg的强度承受范围；本专利技术通过对电极棒转速进行合理控制，制备出了粒度分布范围窄、适合于3D打印的AlSi9Mg超细粉，并通过对等离子弧电压和等离子电流的合理控制，产生AlSi9Mg所需的适宜能量，通过对等离子发生器与电极棒端面距离和电极棒进给速度的合理控制，使电极棒以适宜的速度熔化，以上各参数相互配合，所制备出的AlSi9Mg超细粉粒度范围分布窄，球形度高，流动性好，气体体积分数低，基本不含空心粉、“卫星粉”，制备过程全程是在惰性气体氛围下进行，氧增量极低，不高于200ppm，能够满足激光选区熔化技术对铝合金粉末的使用要求；2.本方法加工成本低、效率高、批次质量稳定，可规模化生产出3D打印用的高品质球形AlSi9Mg超细粉。附图说明图1是本专利技术的工艺流程图；图2是本专利技术实施例3提供的AlSi9Mg超细粉的形貌图；图3是本专利技术对比例1提供的AlSi9Mg超细粉的形貌图。具体实施方式下面的实施例可以进一步说明本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。以下实施例和对比例中，所用的AlSi9Mg原料由以下质量分数的组分组成：Si：10.3%；Mg：0.32%；Mn：0.21%；Ti：0.01%；Zr：0.02%；Sn：0.005%；Pb：0.01%；Cu：0.01%；O：0.01%；Al：余量。产品粉末性能检测按以下方法进行：GB/T1480-2012、GB/T1479.1-2011、GB/T31057.2-2018。所使用的等离子旋转电极雾化设备为西安赛隆金属材料有限责任公司生产的SLPA-D型桌面级等离子旋转电极雾化制粉设备。实施例1、一种制备AlSi9Mg超细粉的方法，包括以下步骤：步骤一、按照GB/T1173-2013标准配制熔炼原料，在真空感应电炉中进行熔炼，并浇铸成铸锭；步骤二、将铸锭坯料通过T5（固溶处理加不完全人工时效，见GBT1173-2013）热处理与锻造得到AlSi9Mg合金棒材，按照图纸进行机械加工，得到适用于等离子旋转电极雾化设备的合金电极棒；电极棒无疏松、缩孔缺陷，直径为25mm，长度为300mm，圆度偏差为0.04mm，直线度偏差为0.008mm/m，表面粗糙度Ra为1.522μm；步骤三、将电极棒安装在等离子旋转电极雾化设备上，电极棒一端与电主轴连接，另一端置于雾化室内，对雾化室进行抽真空处理，真空度达到7×10-3Pa后，充入20%氦气+80%氩气的惰性气体，雾化室压力为0.11MPa；步骤四、启动高速旋转驱动装置带动电极棒高速旋转，转速稳定在24000r/min，点燃等离子发生器熔化电极棒端面，等离子弧电压为50V，等离子电流为280A，等离子发生器与电极棒端面距离为50mm，电极棒进给速度控制为1.6mm/s，电极棒在高速旋转的离心力作用下分散成球形液滴，在雾化室内快速冷却；步骤五、保持雾化室内惰性气体氛围，粉末保持在雾化室惰性气体氛围内冷却1h，完全冷却后打开雾化室收集粉末，筛分后抽真空储存。获得的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备AlSi9Mg超细粉的方法，其特征在于包括以下步骤：/n步骤一、配制熔炼原料，进行熔炼，并浇铸成铸锭；/n步骤二、将铸锭坯料通过热处理与锻造得到AlSi9Mg合金棒材，进行机械加工，得到合金电极棒；/n步骤三、将电极棒安装在等离子旋转电极雾化设备上，电极棒一端与电主轴连接，另一端置于雾化室内，对雾化室进行抽真空处理，然后充入惰性气体；/n步骤四、启动高速旋转驱动装置带动电极棒高速旋转，电极棒转速控制在18000-36000r/min，转速稳定后，点燃等离子发生器熔化电极棒端面，等离子弧电压控制在50-60V，等离子电流控制在280-420A，等离子发生器与电极棒端面距离控制在50-60mm，电极棒进给速度控制在1.6-2.5mm/s，电极棒在高速旋转的离心力作用下分散成球形液滴，在雾化室内快速冷却；/n步骤五、保持雾化室内惰性气体氛围，防止AlSi9Mg铝合金粉末氧化，待粉末完全冷却，打开雾化室收集粉末，筛分后抽真空储存。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备AlSi9Mg超细粉的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、配制熔炼原料，进行熔炼，并浇铸成铸锭；
步骤二、将铸锭坯料通过热处理与锻造得到AlSi9Mg合金棒材，进行机械加工，得到合金电极棒；
步骤三、将电极棒安装在等离子旋转电极雾化设备上，电极棒一端与电主轴连接，另一端置于雾化室内，对雾化室进行抽真空处理，然后充入惰性气体；
步骤四、启动高速旋转驱动装置带动电极棒高速旋转，电极棒转速控制在18000-36000r/min，转速稳定后，点燃等离子发生器熔化电极棒端面，等离子弧电压控制在50-60V，等离子电流控制在280-420A，等离子发生器与电极棒端面距离控制在50-60mm，电极棒进给速度控制在1.6-2.5mm/s，电极棒在高速旋转的离心力作用下分散成球形液滴，在雾化室内快速冷却；
步骤五、保持雾化室内惰性气体氛围，防止AlSi9Mg铝合金粉末氧化，待粉末完全冷却，打开雾化室收集粉末，筛分后抽真空储存。


2.根据权利要求1所述的一种制备AlSi9Mg超细...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘少伟，段望春，董兵斌，张兴，南丽军，李研，李庆国，
申请(专利权)人：甘肃省机械科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：甘肃;62