专利名称：等离子超声气体雾化钛基粉末的制备方法及其产品的制作方法
技术领域：
本发明内容属于粉末冶金エ业技术领域，涉及ー种用于生产钛基粉末(球形粉)的エ艺方法及其产品。
背景技术：
目前本领域生产钛基粉末(球形粉)的方法有三种，即旋转电极法、感应气体雾化法和爆炸成型法。由于各自所存在的一些缺陷，采用这些方法生产出的粉末产品在很多方面都不能满足当今エ业和市场的需求。I、旋转电极法此方法在生产钛基粉末过程中动密封问题很难解決，因钛基棒料要以20000转/分钟旋转，轴封很快就被磨损，至使空气进入熔化室，造成粉末的氢、氧含量增加而使粉末产品质量难以保证。另此方法生产出的粉末的粒度较粗，其粒度都大于75 微米，而目前エ业上所需粒度为75微米到5微米，如在热等静压エ艺所要求钛基粉末的粒度是小于75微米而大于20微米，在火箭助推剂应用方面就要求钛基粉末的粒度小于45微米，故其不能适应现代エ业和市场的要求。这也是此方法的最大缺点。2、感应气体雾化法；此方法在生产钛基粉末过程中雾化气嘴很容易被熔化金属液滴堵塞而无法正常工作，另此方法对生产时的气压、气量的要求很高，气压要在5MP IOMP范围，气量要有每秒3立方左右，而且控制的环节也很多，气生产出的粉末的粒度上300微米到45微米，但300微米到75微米就占到90%，故也不能满足现代エ业和市场的要求。3、爆炸成型法此方法在生产钛基粉过程中要求爆炸室内必须为高负压才可进行，对设备的真空度有极高要求，而且每炉最多只能生产50kg，完成后还需再抽高负压，不具备エ业化生产的条件。在制品粒度上此方法虽比上两种方法要好ー些，为200微米到15微米(其中200微米到75微米为65%，75微米到15微米为35%)，但依然不能满足现代エ业及市场的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述三种现有技术存在的所有缺点，提供ー种エ艺线路先进可靠、生产效率高、产品质量易于控制且能够充分满足现代エ业及市场要求的等离子超声气体雾化钛基粉末的制备方法，同时本发明还兼提供一种由该方法制备生产的产品——等离子超声气体雾化钛基粉末。为实现上述发明目的而提供的等离子超声气体雾化钛基粉末的制备方法包括下述的エ艺过程原料制棒选用高于或等于国标TA2品级的海绵钛或纯钛原料制成直径の=16 20毫米的圆棒材；熔化将制好的圆棒材放入内充有氩气的雾化室中，用功率为15 25千瓦、电压为5 60伏的等离子电源加热熔化，待室内温升至超过钛熔点温度后，原料被熔为熔滴直径为I 3毫米的液态钛；雾化通过两组并向设置的拉瓦尔管喷嘴喷出压カ为I I. 3MPa，气流速度为I 3马赫的惰性气体吹击液态钛，使液态钛散开颗粒化；冷却、筛分将颗粒化的液钛滴置入充氩介质罐内使其凝固冷却至室温，得到钛基粉末，再利用振动筛筛分钛基粉末，筛分出粒度小于75微米的球形粉末，即为产品。具体实施中，本发明所述的等离子超声气体雾化钛基粉末的制备方法可采用下述的エ艺过程进行(I)、原料制棒将国标TA2品级的海绵钛原料制成直径の=20毫米的圆棒材；(2)、熔化将制好的圆棒材放入内充有氩气的雾化室中，用功率为25千瓦、电压为5 60伏的等离子电源加热熔化，待室内温升至超过钛熔点温度后，原料被熔为熔滴直径为I毫米的液态钛；(3)、雾化通过两组并向设置的拉瓦尔管喷嘴喷出压カ为I I. 3MPa，气流速度为I马赫的惰性气体吹击液态钛，使液态钛散开颗粒化；(4)、冷却、筛分将颗粒化的液钛滴置入充氩介质罐内使其凝固冷却至室温，得到钛基粉末，再利用振动筛筛分钛 基粉末，筛分出粒度小于75微米的粉末，即为产品。具体实施中，本发明所述的等离子超声气体雾化钛基粉末的制备方法也可采用下述的エ艺过程进行(I)、原料制棒将国标TA2品级的海绵钛原料制成直径の=20毫米的圆棒材；(2)、熔化将制好的圆棒材放入内充有氩气的雾化室中，用功率为20千瓦、电压为5 60伏的等离子电源加热熔化，待室内温升至超过钛熔点温度后，原料被熔为熔滴直径为2毫米的液态钛；(3)、雾化通过两组并向设置的拉瓦尔管喷嘴喷出压カ为I I. 3MPa，气流速度为I. 5马赫的惰性气体吹击液态钛，使液态钛散开颗粒化；(4)、冷却、筛分将颗粒化的液钛滴置入充氩介质罐内使其凝固冷却至室温，得到钛基粉末，再利用振动筛筛分钛基粉末，筛分出粒度小于75微米的粉末，即为产品。具体实施中，本发明所述的等离子超声气体雾化钛基粉末的制备方法还可采用下述的エ艺过程进行(I)、原料制棒将国标TA2品级的海绵钛原料制成直径の=20毫米的圆棒材；(2)、熔化将制好的圆棒材放入内充有氩气的雾化室中，用功率为15千瓦、电压为5 60伏的等离子电源加热熔化，待室内温升至超过钛熔点温度后，原料被熔为熔滴直径为3毫米的液态钛；(3)、雾化通过两组并向设置的拉瓦尔管喷嘴喷出压カ为I I. 3MPa，气流速度为3马赫的惰性气体吹击液态钛，使液态钛散开颗粒化；(4)、冷却、筛分将颗粒化的液钛滴置入充氩介质罐内使其凝固冷却至室温，得到钛基粉末，再利用振动筛筛分钛基粉末，筛分出粒度小于75微米的粉末，即为产品。根据上述各方法制备的等离子超声气体雾化钛基粉末是ー种粒度小于75微米的球形钛基粉末。在本发明所述エ艺过程中，熔化——雾化两个步骤中任一歩骤的调整都可得到近乎相同的产品(调整等离子的功率可使熔滴尺寸得到控制，调整气流速度也可得到同样的结果)。与现有同类技术相比，本发明采用了等离子电源加热熔化方式，等离子电源的电流、电压可调，利用其得以将钛基材料在熔化时熔滴的大小尺寸控制在I毫米到3毫米范围内连续可调，从而达到对钛基粉末的粒度有相当好的控制，同时在雾化气嘴方面用了两组并向设置的拉瓦尔管，使得气流速度达到声速或声速以上(I 3马赫)，从而使钛基粉末的粒度控制在75微米以内，经调整后45微米的粉末可占到35% 55%，是目前钛基粉末的最高水平(目前45微米钛基粉末国际市场售价5000元人民币每公斤，如此亦可带来丰厚的经济效益和社会效益)。同时本发明可跟据不同要求调整熔滴尺寸及调整气流速度来达到不同指标的要求，而在供气压カ上只需IMP到I. 3MP,气体流量约为3立方每分钟，彻底改变了原有三种方法存在的所有缺点，从而使钛基粉末完全达到目前エ业及市场的需求。
具体实施例方式以下将结合实施例对本发明内容做进ー步说明，但本发明的实际应用形式并不仅限于下述的实施例。实施例I将国标TA2品级的海绵钛原料制成直径の=20毫米的圆棒材；将圆棒材放入内充有氩气的雾化室中，用功率为25千瓦、电压为5 60伏的等离子电源加热熔化，待室内温 升至超过钛熔点温度后，原料被熔为熔滴直径为I毫米的液态钛；通过两组并向设置的拉瓦尔管喷嘴喷出压カ为I I. 3MPa(10kg 13kg)、气流速度为I马赫的惰性气体吹击液态钛，使液态钛散开颗粒化，将颗粒化的液钛滴置入充氩介质罐内使其凝固冷却至室温，得到钛基粉末，再利用振动筛筛分钛基粉末，所得粉末粒度为小于75微米的粉末达100%，其中45微米以下的粉末占55%。实施例2将国标TA2品级的海绵钛原料制成直径の=20毫米的圆棒材；将圆棒材放入内充有氩气的雾化室中，用功率为20千瓦、电压为5 60伏的等离子电源加热熔化，待室内温升至超过钛熔点温度后，原料被熔为熔滴直径为2毫米的液态钛；通过两组并向设置的拉瓦尔管喷嘴喷出压カ为I I. 3MPa、气流速度为I. 5马赫的惰性气体吹击液态钛，使液态钛散开颗粒化，将颗粒化的液钛滴置入充氩介质罐内使其凝固冷却至室温，得到钛基粉末，再利用振动筛筛分钛基粉末，所得钛基粉末的粒度为小于75微米的粉末达100%，其中45微米以下的粉末占45%。实施例3将国标TA2品级的海绵钛原料制成直径の=20毫米的圆棒材；将圆棒材放入内充有氩气的雾化室中，用功率为15千瓦、电压为5 60伏的等离子电源加热熔化，待室内温升至超过钛熔点温度后，原料被熔为熔滴直径为3毫米的液态钛；通过两组并向设置的拉瓦尔管喷嘴喷出压カ为I I. 3MPa、气流速度为3马赫的惰性气体吹击液态钛，使液态钛散开颗粒化，将颗粒化的液钛滴置入充氩介质罐内使其凝固冷却至室温，得到钛基粉末，再利用振动筛筛分钛基粉末，所得钛基粉末的粒度为小于75微米的粉末达100%，其中45微米以下的粉末占35%。
权利要求
1.一种等离子超声气体雾化钛基粉末的制备方法，其特征在于包括下述的工艺过程 原料制棒选用闻于或等于国标TA2品级的海绵钦或纯钦原料制成直径Φ=16 20晕米的圆棒材； 熔化将制好的圆棒材放入内充有氩气的雾化室中，用功率为15 25千瓦、电压为5 60伏的等离子电源加热熔化，待室内温升至超过钛熔点温度后，原料被熔为熔滴直径为I 3毫米的液态钛； 雾化通过两组并向设置的拉瓦尔管喷嘴喷出压力为I I. 3MPa，气流速度为I 3马赫的惰性气体吹击液态钛，使液态钛散开颗粒化； 冷却、筛分将颗粒化的液钛滴置入充氩介质罐内使其凝固冷却至室温，得到钛基粉末，再利用振动筛筛分钛基粉末，筛分出粒度小于75微米的球形粉末，即为产品。
2.根据权利要求I所述的等离子超声气体雾化钛基粉末的制备方法，其特征在于包括下述的工艺过程 原料制棒将国标TA2品级的海绵钛原料制成直径Φ=20毫米的圆棒材； 熔化将制好的圆棒材放入内充有氩气的雾化室中，用功率为25千瓦、电压为5 60伏的等离子电源加热熔化，待室内温升至超过钛熔点温度后，原料被熔为熔滴直径为I毫米的液态钛； 雾化通过两组并向设置的拉瓦尔管喷嘴喷出压力为I I. 3MPa，气流速度为I马赫的惰性气体吹击液态钛，使液态钛散开颗粒化； 冷却、筛分将颗粒化的液钛滴置入充氩介质罐内使其凝固冷却至室温，得到钛基粉末，再利用振动筛筛分钛基粉末，筛分出粒度小于75微米的粉末，即为产品。
3.根据权利要求I所述的等离子超声气体雾化钛基粉末的制备方法，其特征在于包括下述的工艺过程 原料制棒将国标TA2品级的海绵钛原料制成直径Φ=20毫米的圆棒材； 熔化将制好的圆棒材放入内充有氩气的雾化室中，用功率为20千瓦、电压为5 60伏的等离子电源加热熔化，待室内温升至超过钛熔点温度后，原料被熔为熔滴直径为2毫米的液态钛； 雾化通过两组并向设置的拉瓦尔管喷嘴喷出压力为I I. 3MPa，气流速度为I. 5马赫的惰性气体吹击液态钛，使液态钛散开颗粒化； 冷却、筛分将颗粒化的液钛滴置入充氩介质罐内使其凝固冷却至室温，得到钛基粉末，再利用振动筛筛分钛基粉末，筛分出粒度小于75微米的粉末，即为产品。
4.根据权利要求I所述的等离子超声气体雾化钛基粉末的制备方法，其特征在于包括下述的工艺过程 原料制棒将国标TA2品级的海绵钛原料制成直径Φ=20毫米的圆棒材； 熔化将制好的圆棒材放入内充有氩气的雾化室中，用功率为15千瓦、电压为5 60伏的等离子电源加热熔化，待室内温升至超过钛熔点温度后，原料被熔为熔滴直径为3毫米的液态钛； 雾化通过两组并向设置的拉瓦尔管喷嘴喷出压力为I I. 3MPa，气流速度为3马赫的惰性气体吹击液态钛，使液态钛散开颗粒化； 冷却、筛分将颗粒化的液钛滴置入充氩介质罐内使其凝固冷却至室温，得到钛基粉末，再利用振动筛筛分钛基粉末，筛分出粒度小于75微米的粉末，即为产品。
5.根据权利要求I或2或3或4所述方法制备的等离子超声气体雾化钛基粉末，其特征在于所说的钛基粉末是一种粒度小于75微米的球形钛基粉末。
全文摘要
本发明涉及一种等离子超声气体雾化钛基粉末的制备方法及其产品，所述的制备方法包括原料制棒、熔化、雾化、冷却、筛分等制备过程，由该制备方法生产的等离子超声气体雾化钛基粉末为粒度小于75微米的球形粉末。本发明采用了等离子电源加热熔化方式，等离子电源的电流、电压可调，利用其得以将钛基材料在熔化时熔滴的大小尺寸控制在1毫米到3毫米范围内，达到对钛基粉末的粒度有相当好的控制作用，同时在雾化气嘴方面采用两组并向设置的拉瓦尔管，使气流速度达到1～3马赫，可将钛基粉末的粒度控制在75微米以内，经调整后45微米的粉末占35%～55%，从而使钛基粉末完全达到目前工业及市场的需求。
文档编号B22F9/08GK102861919SQ20121035615
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者徐广 申请人:徐广