一种超细合金粉末的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种超细合金粉末的制备方法，属于合金粉末制备技术领域，高纯惰性气体环境中，合金粗粉受到激光加热后，熔化形成合金液滴；合金液滴受重力作用下落至气流冲击区域，受到高纯惰性气体气流冲击形成雾化液滴；雾化液滴冷却形成超细合金粉末。本发明专利技术使用激光作为加热热源，一次气雾化粗粉作为原料的，激光加热再雾化的工艺可以将普通惰性气体雾化工艺中产生的粗粉再一次进行快速加热，通过测吹高纯惰性气体再一次雾化，形成更加细小的雾化熔滴，制得低含氧量、高流动性的超细粉体材料。材料。材料。

【技术实现步骤摘要】
一种超细合金粉末的制备方法


[0001]本专利技术属于合金粉末制备
，特别涉及一种超细合金粉末的制备方法。

技术介绍

[0002]合金粉末制备主要分为机械法与化学法，其中，机械法分为球磨法与雾化法，化学法分为羰基法与化学沉积法。这些方法中雾化法制备的粉末生产效率高，环境污染少，是目前合金粉末的主要生产工艺。传统水(气)雾化技术，主要由熔炼部分、雾化喷嘴部分，两大部分组成，熔炼部分负责将金属熔化，并通过流道浇注，形成熔融金属液流，雾化部分喷出水(水雾化)、气(气雾化)将熔融金属液流破碎，形成细小熔滴，细小熔滴冷却进而形成雾化粉末。如图1所示。由于雾化法生产的粉末粒度呈线性分布，对于水雾化工艺来说，可以加大雾化水压力，进行高压破碎雾化制得整体偏细的水雾化粉末，但是水雾化粉末形貌各异，流动性差一般很难应用到激光熔覆、再制造、以及3D打印等工艺领域。惰性气体雾化制粉技术由于冷却速度慢，雾化破碎过程中熔液容易成球，所以制得粉末流动性好，但是由于增加气体压力难度较大，所以气雾化制粉工艺制得粉末普遍偏粗。
[0003]随着3d打印技术、MIM等技术的发展，细粉应用越来越多，其使用雾化法特别是气雾化法制备细粉，只能采用多次熔炼雾化+筛分这样的多次重复工艺来完成。其中回炉熔炼次数非常多，期间造成烧损、氧化等问题，多次雾化细粉质量有下降，同时多次熔炼也极大的浪费了能源。变相的提升了细粉成本，给3d打印技术、MIM等技术的发展造成了瓶颈。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种超细合金粉末的制备方法，使用激光作为加热热源，一次气雾化粗粉作为原料的，激光加热再雾化的工艺可以将普通惰性气体雾化工艺中产生的粗粉再一次进行快速加热，通过测吹高纯惰性气体再一次雾化，形成更加细小的雾化熔滴，制得低含氧量、高流动性的超细粉体材料。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：一种超细合金粉末的制备方法，高纯惰性气体环境中，合金粗粉受到激光加热后，熔化形成合金液滴；合金液滴受重力作用下落至气流冲击区域，受到高纯惰性气体气流冲击形成雾化液滴；雾化液滴冷却形成超细合金粉末。
[0006]进一步的，半导体激光器发出的激光束通过透镜进行聚焦，合金粗粉由粗粉喷口喷向激光束焦点，在激光束焦点处熔化形成合金液滴。
[0007]进一步的，半导体激光器垂直向下发出激光束，粗粉喷口中心线与垂直方向的夹角为30
‑
60
°
。
[0008]进一步的，激光功率为1000
‑
4000W，该半导体激光器波长为900
‑
1000nm，合金粗粉的送粉速度为2.5
‑
20kg/h，粗粉粒径D50大于100目。
[0009]进一步的，透镜焦距为150
‑
300mm。
[0010]进一步的，气体喷口喷出的高纯惰性气体形成高纯惰性气体气流，气体喷口气压为0.1
‑
0.8Mpa。
[0011]进一步的，所述气体喷口的中心线与水平平面的夹角为30
‑
60
°
。
[0012]进一步的，所述气体喷口的中心线与液滴的相交处低于激光束焦点5
‑
6mm。
[0013]进一步的，高纯惰性气体环境由高纯惰性气体仓提供。
[0014]进一步的，所述高纯惰性气体为气体纯度不小于99.999％的高纯氮气或高纯氩气。
[0015]进一步的，该装备可以做到7*24h的理论工作时间。
[0016]与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果是：
[0017]1.与传统雾化相比，本专利技术中的熔融金属是将工艺粗粉，直接放入激光区域，瞬间加热液化而得，没有熔融金属的专用部件。传统雾化技术需要一个熔融金属容器，该容器需要耐1700℃左右高温，需要使用特殊耐材，由于耐材寿命有限，所以无法做到7*24h连续工作。而本专利技术采用激光瞬间加热，然后通过气流雾化，不使用容器盛放熔融金属，所以可以轻易做到7*24h的理论工作时间。
[0018]2.本专利技术使用的气体压力为0.1
‑
0.8Mpa，远小于传统气雾化10Mpa以上的制粉气压，可以使整个制粉过程更加安全。同时，在低喷口压力的情况下，将粒度分布D50为大于150微米的粗粉材料，雾化为小于45微米的超细粉体材料，一次制粉获得的小于45微米粉末超过90％，细分收得率高。所获得的粉末材料流动性指标小于25s/50g。
[0019]3.本专利技术的熔化、雾化全过程全部都在高纯惰性气体中进行，保证了整个制粉过程粉末增氧极低，一般铁基材料不超过500ppm，镍基、钴基材料均小于300ppm。
[0020]4.本专利技术采用雾化粗粉作为原料，省去了粗粉回炉过程，节省了二次回炉的消耗，在收得同样粉体材料的基础上，减少熔炼次数。
附图说明
[0021]图1为现有技术的水(气)雾化技术的实施示意图；
[0022]图2为本专利技术实施例的实施示意图；
[0023]图3为本专利技术实施例1的316L合金粗粉的细粉粒度分析结果图；
[0024]图4为本专利技术实施例1的制得的超细合金粉末的细粉粒度分析结果图；
[0025]图5为本专利技术实施例2的FeSi6.5合金粗粉的细粉粒度分析结果图；
[0026]图6为本专利技术实施例2的制得的超细合金粉末的细粉粒度分析结果图。
[0027]图中：1
‑
激光束，2
‑
透镜，3
‑
粗粉喷口，4
‑
合金液滴，5
‑
气体喷口，6
‑
雾化液滴。
具体实施方式
[0028]为使本领域技术人员更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作详细说明。
[0029]实施例1
[0030]本专利技术的实施例提供了一种超细合金粉末的制备方法，如图2所示，本制备方法全程在高纯惰性气体环境中进行，高纯惰性气体环境由高纯惰性气体仓提供。所述高纯惰性气体为气体纯度不小于99.999％的高纯氮气。高纯惰性气体仓内安装半导体激光器、透镜2、粗粉喷口3和气体喷口5。半导体激光器调整成垂直向下发出激光束1，激光功率为4000W。透镜2位于半导体激光器的正下方，透镜2焦距b为300mm。粗粉喷口3设置在透镜2下方侧面，
粗粉喷口3中心线与垂直方向的夹角α为60
°
，合金粗粉的送粉速度为10kg/h。气体喷口5设置在粗粉喷口3的下方，所述气体喷口5的中心线与水平平面的夹角β为30
°
，所述气体喷口5的中心线与合金液滴4的相交处低于激光束焦点的距离a为5mm，气体喷口5气压为0.5Mpa。
[0031]半导体激光器垂直向下发出激光束1，半导体激光器发出的激光束1通过透镜2进行聚焦，合金粗粉由粗粉喷口3喷向激光束焦点，在激光束焦点处合金粗粉受到激光束1加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超细合金粉末的制备方法，其特征在于，高纯惰性气体环境中，合金粗粉受到激光加热后，熔化形成合金液滴；合金液滴受重力作用下落至气流冲击区域，受到高纯惰性气体气流冲击形成雾化液滴；雾化液滴冷却形成超细合金粉末。2.如权利要求1所述的超细合金粉末的制备方法，其特征在于，半导体激光器发出的激光束通过透镜进行聚焦，合金粗粉由粗粉喷口喷向激光束焦点，在激光束焦点处熔化形成合金液滴。3.如权利要求2所述的超细合金粉末的制备方法，其特征在于，半导体激光器垂直向下发出激光束，粗粉喷口中心线与垂直方向的夹角为30
‑
60
°
。4.如权利要求3所述的超细合金粉末的制备方法，其特征在于，半导体激光器波长为900
‑
1000nm，激光功率为1000
‑
4000W，合金粗粉的送粉速度为2.5
‑
20kg/h，粗粉粒径D50大于...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱铸，闫祖鹏，高莹，王高红，王师会，
申请(专利权)人：天津铸金科技开发股份有限公司，
类型：发明
国别省市：