一种钛合金各级球形粉末的制备方法
【专利摘要】一种钛合金各级球形粉末的制备方法，以钛合金为原料制成圆柱电极棒；利用等离子旋转电极制粉设备将其制成粉末，粉末在冷凝飞行过程中，在真空炉中吹入低温氩气，迅速冷却凝固至室温，得到钛合金粉末；利用粉末筛分装置对钛合金粉末进行筛分，得到粒度为40～200μm的钛合金各级球形粉末。本发明制备方法利用等离子旋转电极制粉设备制粉，在粉末冷凝飞行过程中，吹入氩气使其迅速凝固冷却至室温，得到颗粒大小一致、球形度好、表面光滑、无龟裂、流动性好的钛合金球形粉末；在筛分过程中采用惰性气体保护，将钛合金球形粉末中O、H、N杂质元素含量小于1000ppm，有效的提高了粉末冶金制品的延伸率及粉末的压缩性能与烧结性能。
【专利说明】一种钛合金各级球形粉末的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于粉末冶金工业【技术领域】，涉及一种钛合金各级球形粉末的制备方法。【背景技术】
[0002]获得质优价廉的钛合金各级球形粉末是满足热等静压等特殊成形工艺及制备高性能钛合金构件的关键环节。而目前惰性气体雾化法和等离子旋转电极法是应用最广泛的两种制备高品质钛合金球形粉末的先进工艺。气体雾化法制备球形粉末不可避免的产生一些空心粉，这种内部空隙在后续粉末冶金制备钛合金材料时也不能去除，从而形成材料内部缺陷。等离子旋转电极法制粉效率高且粉末不易成空心，成为生产钛合金球形粉末的主流技术。但由于，钛合金的导热率较其他金属低，因此，钛合金的小液滴在冷凝飞行过程中，可能在还没有完全冷凝球化时就已落下，造成所制备的粉末球形度不好，颗粒大小不一致，表面存在缺陷，为后续粉末冶金的封装、包套造成不利影响，且后期筛分装置容易引入空气从而导致钛合金球形粉末O、H、N元素含量的增加，造成球形粉末品质的下降。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种钛合金各级球形粉末的制备方法，解决了等离子旋转电极法制备得到的钛合金粉末球形度不好，颗粒大小不一致且后期筛分过程中容易引入杂质元素，造成球形粉末品质下降的问题。
[0004]本发明所采用的技术方案是，一种钛合金各级球形粉末的制备方法，具体按照以下步骤实施:
[0005]步骤1，以钛合金为原料制成圆柱电极棒；
[0006]步骤2，利用等离子旋转电极制粉设备将圆柱电极棒制成粉末，粉末在冷凝飞行过程中，在真空炉中吹入-30?-50°C的氩气，氩气的流量1000?1300ml/min，迅速冷却凝固至室温，得到钛合金粉末；
[0007]步骤3，利用粉末筛分装置对步骤2得到的钛合金粉末进行筛分，得到粒度为40?200 μ m的钛合金各级球形粉末。
[0008]本发明的特点还在于，
[0009]步骤I中圆柱电极棒的直径Φ=75ι?πι?80mm,长度L=700mm。
[0010]步骤2利用等离子旋转电极制粉设备将圆柱电极棒制成粉末的过程中，圆柱电极棒的转速为25000?30000转/分。
[0011]步骤3中粉末筛分装置的结构为:包括筛粉机本体，筛粉机本体的顶部设有原料集粉桶，原料集粉桶下面设有自动喂料机构，筛粉机本体内由上到下依次设有中粉旋振筛和细分旋振筛，筛粉机本体的侧壁上分别设有粗粉集粉桶和中粉集粉桶，底部设有细分集粉桶，粗粉集粉桶位于中粉旋振筛的上方，中粉集粉桶位于细分旋振筛的上方，筛粉机本体上还分别设有进气阀和排气阀。
[0012]中粉旋振筛为100目筛网。[0013]细分旋振筛为270目筛网。
[0014]本发明的有益效果是，
[0015]1.本发明钛合金各级球形粉末的制备方法，利用等离子旋转电极制粉设备制粉，在粉末冷凝飞行过程中，吹入-30?-50°C的氩气，使其迅速凝固冷却至室温，得到颗粒大小一致、球形度好、表面光滑、无龟裂、流动性好的钛合金球形粉末。
[0016]2.本发明钛合金各级球形粉末的制备方法，利用自主研发的粉末筛分装置，在惰性气体的保护下，将钛合金球形粉末中0、Η、Ν杂质元素含量小于lOOOppm，有效的提高了粉末冶金制品的延伸率，同时也提高了粉末的压缩性能与烧结性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明钛合金各级球形粉末的制备方法中粉末筛分装置的结构示意图。
[0018]图中，1.原料集粉桶，2.粗粉集粉桶，3.中粉集粉桶，4.细粉集粉桶，5.自动喂料机构，6.筛粉机本体，7.进气阀,8.排气阀,9.中粉旋振筛，10.细粉旋振筛。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0020]本发明钛合金各级球形粉末的制备方法，具体按照以下步骤实施:
[0021]步骤I,以钛合金为原料制成圆柱电极棒，圆柱电极棒的直径Φ=75ι?πι?80mm,长度L=700mm，然后将该圆柱电极棒水平安装在等离子旋转电极制粉设备的真空炉内的一侧；
[0022]步骤2，通过等离子枪进给机构将等离子枪水平安装在真空炉另一侧，并使等离子枪与圆柱电极棒同轴；
[0023]步骤3，将真空炉抽真空后充入混合气体(该混合气体为氦气和氩气按质量比为3:1组成的混合物)，然后启动等离子枪产生电弧，同时启动电极旋转机构使金属电极高速旋转，转速为25000?30000转/分，电弧产生的高温使圆柱电极棒端部逐步熔化，熔化的金属液滴在离心力的作用下被高速甩出，金属液滴冷凝飞行过程中，在真空炉中吹入-30?-50°C的氩气，氩气的流量1000?1300ml/min，迅速冷却凝固至室温，得到钛合金粉末；
[0024]步骤4，利用粉末筛分装置对步骤3得到的钛合金粉末进行筛分，得到粒度为40?200 μ m的钛合金各级球形粉末。
[0025]粉末筛分装置的结构如图1所示，包括筛粉机本体6，筛粉机本体6的顶部设有原料集粉桶1，原料集粉桶I下面设有自动喂料机构5，筛粉机本体6内由上到下依次设有中粉旋振筛9和细粉旋振筛10，筛粉机本体6的侧壁上分别设有粗粉集粉桶2和中粉集粉桶
3,底部设有细粉集粉桶4,粗粉集粉桶2位于中粉旋振筛9的上方，中粉集粉桶3位于细粉旋振筛10的上方，筛粉机本体6上还分别设有进气阀7和排气阀8。
[0026]中粉旋振筛9为100目筛网；细粉旋振筛10为270目筛网。
[0027]该粉末筛分装置的具体工作过程为:打开进气阀7，将0.1?0.7Pa的氩气充入筛分机本体6中，通气5?10分钟后启动筛分机本体6，将钛合金粉末倒入原料集粉桶I中，然后通过自动喂料机构5流入筛分机本体6中；在离心力的作用下，粒径大于150 μ m的钛合金粉末从中粉旋振筛9的中心向边缘移动,最后落入粗粉集粉桶2,小于150 μ m的钛合金粉末落在细分旋振筛10上，然后粒径大于50 μ m的钛合金粉末从细粉旋振筛10的中心向边缘移动，落入中粉集粉桶3,小于50 μ m的钛合金粉末落入细分集粉桶4内。
[0028]本发明钛合金各级球形粉末的制备方法，利用等离子旋转电极制粉设备制粉，在粉末冷凝飞行过程中，吹入-30?-50°C的氩气，使其迅速凝固冷却至室温，得到颗粒大小一致、球形度好、表面光滑、无龟裂、流动性好的钛合金球形粉末。
[0029]本发明钛合金各级球形粉末的制备方法，利用自主研发的粉末筛分装置，在惰性气体的保护下，将钛合金球形粉末中0、Η、Ν杂质元素含量小于lOOOppm，有效的提高了粉末冶金制品的延伸率，同时也提高了粉末的压缩性能与烧结性能。
[0030]根据对成品的技术指标检测结果，钛合金各级球形粉末氧元素含量均小于lOOOppm,钛合金粉末制品标准氧含量为1500ppm?2000ppm。
[0031]实施例1
[0032]步骤1，以钛合金为原料制成圆柱电极棒，圆柱电极棒的直径Φ=75.ι，长度L=700mm，然后将该圆柱电极棒水平安装在等离子旋转电极制粉设备的真空炉内的一侧；
[0033]步骤2，通过等离子枪进给机构将等离子枪水平安装在真空炉另一侧，并使等离子枪与圆柱电极棒同轴；
[0034]步骤3，将真空炉抽真空后充入混合气体(该混合气体为氦气和氩气按质量比为3:1组成的混合物)，然后启动等离子枪产生电弧，同时启动电极旋转机构使金属电极高速旋转，转速为25000转/分，电弧产生的高温使圆柱电极棒端部逐步熔化，熔化的金属液滴在离心力的作用下被高速甩出，金属液滴冷凝飞行过程中，在真空炉中吹入-50 V的氩气，IS气的流量1000ml/min,迅速冷却凝固至室温,得到钛合金粉末；
[0035]步骤4，利用粉末筛分装置对步骤3得到的钛合金粉末进行筛分，得到粒度为40?200 μ m的钛合金各级球形粉末。
[0036]经测试，实施例1制备的钛合金各级球形粉末的松散度为2.63g.cm-3,振实密度为3.28g.cnT3,流动性为 10.40s.(50g)'球形度为 99.6%。
[0037]实施例2
[0038]步骤I,以钛合金为原料制成圆柱电极棒，圆柱电极棒的直径Φ=78ι?πι,长度L=700mm，然后将该圆柱电极棒水平安装在等离子旋转电极制粉设备的真空炉内的一侧；
[0039]步骤2，通过等离子枪进给机构将等离子枪水平安装在真空炉另一侧，并使等离子枪与圆柱电极棒同轴；
[0040]步骤3，将真空炉抽真空后充入混合气体(该混合气体为氦气和氩气按质量比为3:1组成的混合物)，然后启动等离子枪产生电弧，同时启动电极旋转机构使金属电极高速旋转，转速为28000转/分，电弧产生的高温使圆柱电极棒端部逐步熔化，熔化的金属液滴在离心力的作用下被高速甩出，金属液滴冷凝飞行过程中，在真空炉中吹入-40 V的氩气，IS气的流量1200ml/min,迅速冷却凝固至室温,得到钛合金粉末；
[0041]步骤4，利用粉末筛分装置对步骤3得到的钛合金粉末进行筛分，得到粒度为40?200 μ m的钛合金各级球形粉末。
[0042]实施例3
[0043]步骤I,以钛合金为原料制成圆柱电极棒，圆柱电极棒的直径Φ=80πιπι,长度L=700mm，然后将该圆柱电极棒水平安装在等离子旋转电极制粉设备的真空炉内的一侧；
[0044]步骤2，通过等离子枪进给机构将等离子枪水平安装在真空炉另一侧，并使等离子枪与圆柱电极棒同轴；
[0045]步骤3，将真空炉抽真空后充入混合气体(该混合气体为氦气和氩气按质量比为3:1组成的混合物)，然后启动等离子枪产生电弧，同时启动电极旋转机构使金属电极高速旋转，转速为30000转/分，电弧产生的高温使圆柱电极棒端部逐步熔化，熔化的金属液滴在离心力的作用下被高速甩出，金属液滴冷凝飞行过程中，在真空炉中吹入-30°C的氩气，IS气的流量1300ml/min,迅速冷却凝固至室温,得到钛合金粉末；
[0046]步骤4，利用粉末筛分装置对步骤3得到的钛合金粉末进行筛分，得到粒度为40?200 μ m的钛合金各级球形粉末。
【权利要求】
1.一种钛合金各级球形粉末的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施: 步骤1，以钛合金为原料制成圆柱电极棒； 步骤2，利用等离子旋转电极制粉设备将圆柱电极棒制成粉末，粉末在冷凝飞行过程中，在真空炉中吹入-30?_50°C的氩气，氩气的流量1000?1300ml/min，迅速冷却凝固至室温，得到钛合金粉末； 步骤3，利用粉末筛分装置对步骤2得到的钛合金粉末进行筛分，得到粒度为40?200 μ m的钛合金各级球形粉末。
2.根据权利要求1所述的钛合金各级球形粉末的制备方法，其特征在于，步骤I中圆柱电极棒的直径Φ=75ι?πι?80mm,长度L=700mm。
3.根据权利要求1所述的钛合金各级球形粉末的制备方法，其特征在于，步骤2利用等离子旋转电极制粉设备将圆柱电极棒制成粉末的过程中，圆柱电极棒的转速为25000?30000 转 / 分。
4.根据权利要求1?3任一所述的钛合金各级球形粉末的制备方法，其特征在于，步骤3中粉末筛分装置的结构为:包括筛粉机本体(6)，所述筛粉机本体(6)的顶部设有原料集粉桶(I)，所述原料集粉桶(I)下面设有自动喂料机构(5 )，所述筛粉机本体(6 )内由上到下依次设有中粉旋振筛(9)和细分旋振筛(10)，筛粉机本体(6)的侧壁上分别设有粗粉集粉桶(2)和中粉集粉桶(3)，底部设有细粉集粉桶(4)，粗粉集粉桶(2)位于中粉旋振筛(9)的上方，中粉集粉桶(3)位于细粉旋振筛(10)的上方，筛粉机本体(6)上还分别设有进气阀(7)和排气阀(8)。
5.根据权利要求4所述的钛合金各级球形粉末的制备方法，其特征在于，所述中粉旋振筛(9)为100目筛网。
6.根据权利要求4所述的钛合金各级球形粉末的制备方法，其特征在于，所述细粉旋振筛(10)为270目筛网。
【文档编号】B22F9/10GK103785846SQ201410033702
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2014年1月23日
【发明者】曾光, 韩志宇, 陈小林, 梁书锦, 张鹏, 张平祥 申请人:西安欧中材料科技有限公司