一种提高铜合金等离子旋转气雾化制粉效率的方法技术

本发明专利技术提供了一种提高铜合金等离子旋转气雾化制粉效率的方法，属于铜合金制备技术领域。该旋转电极的制备过程为：(1)配料；(2)熔炼；(3)机加工；(4)热挤压；(5)冷拉拔；(6)时效处理并校直；(7)锯断及机加工。本发明专利技术通过对铜合金旋转电极制备工艺的改善，强化了铜合金旋转电极的力学性能，有效地提高了等离子旋转气雾化粉末制备过程中细粉的收得率，解决了铜合金在等离子旋转气雾化过程中，旋转电极易受热软化，从而导致细粉收得率低的问题，制备的铜合金旋转电极，加工方法简单，合金硬度高，平直度好，为等离子旋转气雾化提供高质量旋转电极，有效地提高了细粉收得率，从而可以有效降低铜合金3D打印的原材料成本。低铜合金3D打印的原材料成本。低铜合金3D打印的原材料成本。

【技术实现步骤摘要】
一种提高铜合金等离子旋转气雾化制粉效率的方法


[0001]本专利技术属于铜合金制备
，具体是涉及一种提高铜合金等离子旋转气雾化制粉效率的方法。

技术介绍

[0002]铜合金因其良好的导电、导热、铸造以及耐腐蚀性能等，已广泛应用于电力、轨道交通、航空航天、电子等领域，如集成电路引线框架，高速铁路接触网电缆，核聚变散热材料等。近年来，因航空航天领域的快速发展，对铜合金提出了更高的要求，不仅需要有良好的强度，导电，导热性能外，还需具有优异的耐高温性能。其次，随着产品市场周期的缩短，技术水平的提升，环保理念的深入，对产品的加工工艺、加工成本、环保性都提出了新的要求。
[0003]虽然现在已有部分铜合金可满足航空航天应用的性能要求，如Cu
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Cr
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Zr系，GRcop
‑
84，GRcop
‑
42等，但由于该领域零部件结构复杂，传统的制造工艺难以制备，且传统制造方法加工周期长、材料利用率低、成本较高，具有很大的局限性。而增材制造技术(又称3D打印技术)具有明显的优势，具有原材料利用率高、成本低、无需工装夹具、产品加工周期短、可直接制造复杂零件等特点，在航空航天领域中备受青睐，具有非常好的应用前景。
[0004]但金属3D打印应用于工业制造以来，原料一直以钛合金、铝合金、不锈钢、高温合金为主。铜增材制造中使用铜合金的种类较少；其次，铜合金由于制粉效率低，导致原材料成本高，且由于高导高反射等特性，存在工艺技术壁垒，因此阻碍了国内铜合金3D打印的发展。而目前，NASA已成功使用GRcop
‑
42材料，增材制造发动机燃烧室组件，不仅降低了成本，且性能超过了传统方式制造的上一代产品。
[0005]以此看来，国内需加快铜合金增材制造的发展，需开发更多用于打印的铜合金、提高铜合金制粉效率、克服工艺技术壁垒。

技术实现思路

[0006]针对上述存在的问题，本专利技术专利提供了一种提高铜合金等离子旋转气雾化制粉效率的方法，可有效的提高铜合金的细粉收得率，从而降低了3D打印的原材料成本。
[0007]本专利技术的技术方案是：一种提高铜合金等离子旋转气雾化制粉效率的方法，在雾化设备中，以Cu
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Cr
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Zr合金作为旋转电极，以等离子束为热源对铜合金Cu
‑
Cr
‑
Zr合金进行等离子旋转气雾化，所述Cu
‑
Cr
‑
Zr合金的制备过程为：
[0008](1)配料
[0009]按重量百分含量计，原料中各元素百分含量为：Cr0.5
‑
0.7％，Zr0.4
‑
0.5％，Cu余量，其中Cu以电解铜板的形式加入，Cr以高纯铬块的形式加入，Zr以高纯锆块的形式加入，按比例称取电解铜板、高纯铬块、高纯锆块备用；
[0010](2)熔炼
[0011]根据各元素的配比及各自特定加入方式将上述原料装入非真空半连续感应熔炼炉进行熔炼，直至原料完全熔化；
[0012](3)机加工
[0013]将熔炼后的Cu
‑
Cr
‑
Zr合金锭进行机加工，机加后的尺寸为
[0014](4)热挤压
[0015]将机加工后的Cu
‑
Cr
‑
Zr合金锭进行热挤压，挤压后的尺寸为：其中，热加压工艺为：铸锭加热温度为910
‑
940℃，铸锭入挤压筒温度为890
‑
910℃，挤压速度为5
‑
15mm/s；
[0016](5)冷拉拔
[0017]将热挤压后的Cu
‑
Cr
‑
Zr合金棒料进行冷拉拔，其中单道次拉拔直径减小量为0.5
‑
1mm；
[0018](6)时效处理并校直
[0019]当拉拔至时，进行时效处理，其中，时效处理的温度为400
‑
600℃，时效处理时间为0.5
‑
2h，然后对时效处理后的棒材进行校直；
[0020](7)锯断及机加工
[0021]对校直后的Cu
‑
Cr
‑
Zr合金棒料进行锯断及机加工，得到等离子旋转气雾化所需的旋转电极。
[0022]进一步地，所述步骤(2)中非真空半连续感应熔炼工艺的具体过程为：首先，取电解铜板并利用酒精超声清洗后至于熔炼炉内，在N2保护下，升温至1100
‑
1230℃，保温15
‑
20min，直至电解铜板熔化，然后，加入上述重量百分比的高纯铬块和高纯锆块，控制炉温在980℃
‑
1030℃之间，熔化，最后再加入硅钙150g，1010
‑
1050℃之间，然后静置捞渣，后形成Cu
‑
Cr
‑
Zr合金熔体，通过加入硅钙，可有效降低Cu
‑
Cr
‑
Zr合金在熔炼过程中的氧含量，使Cu
‑
Cr
‑
Zr合金内部结构氧降到最低，为后续处理创造良好的条件。
[0023]进一步地，用气动式数控喷丸设备对步骤(1)中的原料电解铜板、高纯铬块以及高纯锆块分别进行喷丸处理，具体处理工艺为：1)对上述原料的表面进行打磨、抛光、清洗并干燥处理；2)按照15:1:0.3的重量比将去离子水、聚丙烯酸及氧化铈制成浆料，然后将该浆料采用等离子喷涂法分别喷涂于电解铜板、高纯铬块以及高纯锆块的表面形成加强层；3)将表面喷涂有加强层的上述原料固定在夹具座上进行喷丸处理；4)将喷丸处理后的上述原料进行清洗，除去喷丸其表面附着的杂质，同对原料表面进行喷丸处理即可，在电解铜板、高纯铬块以及高纯锆块的表面形成加强层一方面，增加了原料机械性能，另一方面，避免后续喷丸处理时，由于喷射力过大造成原料破裂，而造成浪费原料，在此基础上，利用高能喷丸轰击电解铜板、高纯铬块以及高纯锆块表层，极大的提高电解铜板、高纯铬块以及高纯锆块的表面硬度和耐蚀性，优化表面性能，可有效地提高等离子旋转气雾化制备粉末的细粉收得率。
[0024]进一步地，所述步骤2)中加强层的厚度为20
‑
25μm，在保证原料喷丸处理时不会破碎的基础上，将加强层的厚度限制在最小的范围内，可缩短等离子旋转气雾化制粉的时长，提高制备效率。
[0025]进一步地，所述步骤3)中的喷射速率为60mm/min，振动频率为50Hz，喷丸时间为40
‑
45min，喷射距离80
‑
90mm，通过严格控制喷丸的各项数据值，可保证喷丸处理后原料表面的机械性能，增加可靠性采用等离子旋转气雾化的工艺条件为：转速30000
‑
40000r/min，电流800
‑
1000A，进给速度1.5...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高铜合金等离子旋转气雾化制粉效率的方法，其特征在于，在雾化设备中，以Cu
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Cr
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Zr合金作为旋转电极，以等离子束为热源对铜合金Cu
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Cr
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Zr合金进行等离子旋转气雾化，所述Cu
‑
Cr
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Zr合金的制备过程为：(1)配料按重量百分含量计，原料中各元素百分含量为：Cr0.5
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0.7％，Zr0.4
‑
0.5％，Cu余量，按比例称取电解铜板、高纯铬块、高纯锆块备用；(2)熔炼根据各元素的配比及各自特定加入方式将上述原料装入非真空半连续感应熔炼炉进行熔炼，直至原料完全熔化；(3)机加工将熔炼后的Cu
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Cr
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Zr合金锭进行机加工；(4)热挤压将机加工后的Cu
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Cr
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Zr合金锭进行热挤压，其中，热加压工艺为：铸锭加热温度为910
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940℃，铸锭入挤压筒温度为890
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910℃，挤压速度为5
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15mm/s；(5)冷拉拔将热挤压后的Cu
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Cr
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Zr合金棒料进行冷拉拔，其中单道次拉拔直径减小量为0.5
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1mm；(6)时效处理并校直当拉拔至时，进行时效处理，其中，时效处理的温度为400
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600℃，时效处理时间为0.5
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2h，然后对时效处理后的棒材进行校直；(7)锯断及机加工对校直后的Cu
‑
Cr
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Zr合金棒料进行锯断及机加工，得到等离子旋转气雾化所需的旋转电极。2.根据权利要求1所述的一种提高铜合金等离子旋转气雾化制粉效率的方法，其特征在于，所述步骤(2)中非真空半连续感应熔炼工艺的具体过程为：首先，取电解铜板并利用酒精超声清洗后至于熔炼炉内，在N2保护下，升温至1100
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1230℃，保温15
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20min，直至电解铜板熔化，然后，加入上述重量百分比的高纯铬块和高纯锆块，控制炉温在980℃
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1030℃之间，熔化，最后再加入硅钙150g，1010
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1050℃之间，然后静置捞渣，后形成Cu
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Cr
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Zr合金熔体。3.根据权利要求1所述的一种提高铜合金等离子旋转气雾化制粉效率的方法，其特征在于，用气动式数控喷丸设备对步骤(1)中的原料电解铜板、高纯铬块以及高纯锆块分别进行喷丸处理，具体处理工艺为：1)对上述原料的表面进行打磨、抛光、清洗并干燥处理；2)按照15:1:0.3的重量比将去离子水、聚丙烯酸及氧化铈制成浆料...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛雨杰，马明月，庾高峰，王文斌，
申请(专利权)人：陕西斯瑞新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：