一种近净成形用铝合金粉的制备方法与流程

本发明属于有色金属粉末的制备技术领域，具体涉及一种近净成形用铝合金粉的制备方法。

背景技术：

金属铝具有熔点低、密度小、比强度较高、冷加工及焊接性能良好、无放射性等特点，广泛应用于航空航天、高能物理等关键领域，特别是具有复杂形状的铝合金零部件需求较大。传统工艺无法加工过于复杂的形状，存在材料损耗较大问题。3D打印、金属注射成型等先进近净成形技术的发展，为生产复杂形状零部件提供了新的途径，而这些先进近净成形技术主要采用流动性良好的球形粉末为原料，普通的铝合金粉无法满足这一要求。

为实现铝合金粉的球化，研究人员采用水雾化或者气雾化法制备微细球形铝合金粉，该方法能够实现接近球形铝合金粉制备，但是粉末存在粒度差别大、空心粉、异型粉较多、生产效率低等缺点，无法满足3D打印等先进工艺对铝合金粉的要求。

技术实现要素：

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种近净成形用铝合金粉的制备方法，通过该方法批量制备出颗粒尺寸均匀、高球形度、无空心粉的球形铝合金粉，能满足航空航天领域的应用需求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种近净成形用铝合金粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将铝合金棒精加工成直径为40-80mm、长度为300-800mm的电极棒，且圆度偏差小于0.1mm，直线度偏差小于0.1mm/m，粗糙度小于1.6μm；

2）将加工后的电极棒置于惰性气体保护的密闭炉室内，使其以10000-30000r/min的转速高速旋转，采用功率为30-100kW等离子枪加热电极棒端部使端部熔化，同时在电极棒上施加35-45kHz的超声震动，熔融金属铝在离心力和超声波双重作用下从电极棒端部被甩出，并形成细小液滴，液滴在惰性气体环境中快速冷却成球形颗粒，落入炉室底部收集器中；

3）在惰性气体保护下，对制得的球形铝合金粉进行筛分处理，得到所需粒度的球形铝合金粉。

所述的球形铝合金粉的平均粒度为45μm-250μm。

所述的步骤2）制粉过程惰性气体应为氦气、氩气或氩氦混合气体，气体中氧含量应小于0.01%，粉末增氧量为100-500ppm。

本发明的有益效果在于：

本发明通过惰性气体保护下等离子旋转离心雾化工艺，采用大功率等离子枪使铝熔化，在超高转速条件下，批量制备出流动性良好的球形铝合金粉，满足航空航天近净成型件的应用需求。与气雾化方法相比，本发明能够获得颗粒尺寸均匀、高球形度、无空心粉的高品质球形铝合金粉，具有批量化生产能力。

附图说明

图1为本发明高品质铝合金粉的扫描电镜照片。

图2为本发明高品质铝合金粉的高倍扫描照片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种近净成形用铝合金粉的制备方法，包括以下步骤：

1）将铝合金棒精加工成直径为40mm、长度为800mm的电极棒，且圆度偏差0.05mm，直线度偏差0.08mm/m，粗糙度1.4μm；

2）将加工后铝合金电极棒置于密闭炉室内，炉室采用氧含量为0.001%惰性气体保护，使电极棒以20000r/min的转速高速旋转，采用功率为40kW等离子枪加热电极棒端部使端部熔化，同时在电极棒上施加35kHz的超声震动，熔融金属铝在离心力和超声波双重作用下从电极棒端部被甩出，并形成细小液滴，液滴在氦气体环境中快速冷却成球形颗粒，落入炉室底部收集器中；

3）在氦气体保护下，对制得的球形铝合金粉进行筛分处理，得到所需粒度的球形铝合金粉。

所述的球形铝合金粉的平均粒度为200μm。

所述的球形铝合金粉的增氧量为100ppm。

实施例2

一种近净成形用铝合金粉的制备方法，包括以下步骤：

1）将铝合金棒精加工成直径为60mm、长度为550mm的电极棒，且圆度偏差0.03mm，直线度偏差0.05mm/m，粗糙度1.2μm；

2）将加工后铝合金电极棒置于密闭炉室内，炉室采用氧含量为0.002%氩气体保护，使电极棒以30000r/min的转速高速旋转，采用功率为60kW等离子枪加热电极棒端部使端部熔化，同时在电极棒上施加40kHz的超声震动，熔融金属铝在离心力和超声波双重作用下从电极棒端部被甩出，并形成细小液滴，液滴在在氩气环境中快速冷却成球形颗粒，落入炉室底部收集器中；

3）在氩气的保护下，对制得的球形铝合金粉进行筛分处理，得到所需粒度的球形铝合金粉。

所述的球形铝合金粉的平均粒度为100μm。

所述的球形铝合金粉的增氧量为300ppm。

实施例3

一种近净成形用铝合金粉的制备方法，包括以下步骤：

1）将铝合金棒精加工成直径为80mm、长度为300mm的电极棒，且圆度偏差小于0.02mm，直线度偏差小于0.03mm/m，粗糙度小于0.8μm；

2）将加工后铝合金电极棒置于惰性气体保护的密闭炉室内，使其以40000r/min的转速高速旋转，采用功率为80kW等离子枪加热电极棒端部使端部熔化，同时在电极棒上施加45kHz的超声震动，熔融金属铝在离心力和超声波双重作用下从电极棒端部被甩出，并形成细小液滴，液滴在氦气与氩气的混合气体环境中快速冷却成球形颗粒，落入炉室底部收集器中；

3）在氦气与氩气的混合气体的保护下，对制得的球形铝合金粉进行筛分处理，得到所需粒度的球形铝合金粉。

所述的球形铝合金粉的平均粒度为45μm。

所述的球形铝合金粉的增氧量为500ppm。