一种球形钼粉的制造方法与流程

文档序号:14850403发布日期:2018-07-03 22:05阅读:529来源:国知局

本发明涉及材料制备技术领域,特别涉一种球形钼粉的制造方法。



背景技术:

球形金属粉末是在增材制造领域的应用广泛,而且与其他类型的材料相比,粉末类材料具有诸多优点,比如制备较容易、材料利用率高、类别广泛、建造过程简单等。增材制造工艺中的slm、lens、ebm等所使用的均为球形金属粉末材料融化堆积成型。

不管是国内还是国外,都存在多家研究与开发单位对球形金属粉末材料和工艺进行了相关的研究和开发工作,较出名的在国外有德国的eos、美国的optomec等;国内有株洲普林特、北京友兴联等。

目前,用于制备金属粉末的生产方法主要有电解法、水/气雾化法、雾化造粒法等。其中电解法制备的粉末形貌呈树枝状,粉末颗粒中存在较大的内应力,流动性差,不适合直接用于增材制造;水/气雾化法制得的金属粉末球化率与球形度都相对较低,一般也不直接用于增材制造;雾化造粒法制得的粉末呈疏松多孔结构,致密度与松装密度低,不适直接用于增材制造。



技术实现要素:

为解决是上述技术问题,本发明是这样实现的:

一种球形钼粉的制造方法,该方法以雾化造粒法制备得到的疏松多孔的钼粉为原材料,用等离子球化法工艺将钼粉原材料制备成球形钼粉。

雾化造粒法:首先将钼粉进行颗粒级配;然后按比例与水基溶剂、粘结剂、分散剂和消泡剂进行混合,经研磨分散,得到分散混合均匀的浆料;随后将浆料泵入喷雾干燥机中进行干燥;最后移至热处理设备中,进行热处理,待冷却至室温,即可得到所需产品。

使用雾化造粒法所制得的疏松多孔的钼粉被载气携带通过加料枪通入到了等离子体炬后,在辐射、对流、传导和化学这四种传热机制的作用之下,在极短时间内被加热熔化,随即熔融的钼粉颗粒的熔体表面张力的作用之下,形成球形度很高的钼粉液滴,并在极高的温度梯度下迅速凝固,形成球形的钼粉颗粒。

该加工方法所使用的装置为泰克纳(tekna)公司所生产的sy129射频等离子体粉体球化系统,sy129射频等离子体粉体球化系统为模块管理,主要包括:(1)等离子体炬:易于维护,可在氧化、还原、或惰性环境下操作,无电极污染。(2)处理反应器和粉末采集器:在线采集系统,过滤器自动清洗系统。(3)操作界面:实时数据采集,报警显示和管理,程序化运行和操作。(4)等离子体废气再循环:90%废气循环使用,氩、氦和氢经济运行。(5)输粉器:专门设计,用于输送低流动性粉末,在可控制的气压下运行,在线灌装系统,输送率监控。

sy129射频等离子体粉体球化系统的工作原理为:金属粉末颗粒被载气通过加料枪喷入到等离子体炬后,在辐射、对流、传导和化学四种传热机制作用下,被迅速加热而熔化。熔融的颗粒在表面张力的作用下形成球形度很高的液滴,并在极高的温度梯度下迅速凝固,形成球形的颗粒。

sy129射频等离子体粉体球化系统工作时的保护气体为纯度为99.99%的氮气与99.99%的氢气。

本发明所使用的原料使用雾化造粒法所制得的疏松多孔的钼粉,该原料经sy129射频等离子体粉体球化系统的球化处理之后,能得到形貌规则、高球化率(≧90%)、高球形度、高致密度、性能优良的球形钼粉。

须知,此方法所制得的球形钼粉的粒径分布范围,与原料的粒径分布范围有关,若是原料的粒度均匀,则所得产品的粒度均匀,反之亦然。

sy129射频等离子体粉体球化系统的控制参数主要包括如下几项:最终反应容器内气压、栅极电流、板电压、板电流、喂料速度、氩气进气口压力(包括鞘气流压力、中央气流压力与供粉气流压力)、氢气进气口压力。

等离子球化法工艺所用到的球化设备为泰克纳(tekna)公司所生产的sy129射频等离子体粉体球化系统。

优选地,等离子球化法工艺中应容器内气压为14.0psia至15.0psia。

优选地,等离子球化法工艺所设定的栅极电流为0.40a至0.46a。

优选地,等离子球化法工艺所设定的板电压为7.4kv至8.8kv。

优选地,等离子球化法工艺设定的板电流为3.7a至4.4a。

优选地,等离子球化法工艺所设定的喂料速度为1rpm至2rpm。

优选地,等离子球化法工艺所设定的氩气鞘气流压力为50psig至60psig。

优选地,等离子球化法工艺设定的氩气中央气流压力为12psig至16psig。

优选地,等离子球化法工艺所设定的氩气供粉气流压力为5psig至8psig。

优选地,等离子球化法工艺所设定的氢气进气口压力为6psig至9psig。

本发明具有如下优点:本发明拟要解决是由雾化造粒法所制得的疏松多孔的钼粉无法直接用于增材制造的问题,提供一种加工方法,利用射频等离子体粉体球化系统对雾化造粒法所制得的疏松多孔的钼粉进行更进一步的加工,最终获得形貌规则、高球化率(≧90%)、高球形度、高致密度、性能优良的球形钼粉。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果,以下结合实施方式详予说明。

实施例1

一种球形钼粉的制造方法,该方法以雾化造粒法制备得到的疏松多孔的钼粉为原材料,用等离子球化法工艺将钼粉原材料制备成球形钼粉,

控制sy129射频等离子体粉体球化系统的主要参数包括如下:

等离子球化法工艺中应容器内气压为14.0psia;

等离子球化法工艺所设定的栅极电流为0.40a;

等离子球化法工艺所设定的板电压为7.4kv;

等离子球化法工艺设定的板电流为3.7a;

等离子球化法工艺所设定的喂料速度为1rpm;

等离子球化法工艺所设定的氩气鞘气流压力为50psi;

等离子球化法工艺设定的氩气中央气流压力为12psig;

等离子球化法工艺所设定的氩气供粉气流压力为5psig;

等离子球化法工艺所设定的氢气进气口压力为6psig。

球化后的球形钼粉的球化率不低于90%。

实施例2

一种球形钼粉的制造方法,该方法以雾化造粒法制备得到的疏松多孔的钼粉为原材料,用等离子球化法工艺将钼粉原材料制备成球形钼粉,

控制sy129射频等离子体粉体球化系统的主要参数包括如下:

等离子球化法工艺中应容器内气压为15.0psia;

等离子球化法工艺所设定的栅极电流为0.46a;

等离子球化法工艺所设定的板电压为8.8kv;

等离子球化法工艺设定的板电流为4.4a;

等离子球化法工艺所设定的喂料速度为2rpm;

等离子球化法工艺所设定的氩气鞘气流压力为60psig;

等离子球化法工艺设定的氩气中央气流压力为16psig;

等离子球化法工艺所设定的氩气供粉气流压力为8psig;

等离子球化法工艺所设定的氢气进气口压力为9psig。

球化后的球形钼粉的球化率不低于90%。

实施例3

一种球形钼粉的制造方法,该方法以雾化造粒法制备得到的疏松多孔的钼粉为原材料,用等离子球化法工艺将钼粉原材料制备成球形钼粉,

控制sy129射频等离子体粉体球化系统的主要参数包括如下:

等离子球化法工艺中应容器内气压为14.5psia;

等离子球化法工艺所设定的栅极电流为0.42a;

等离子球化法工艺所设定的板电压为7.8kv;

等离子球化法工艺设定的板电流为3.9a;

等离子球化法工艺所设定的喂料速度为1.3rpm;

等离子球化法工艺所设定的氩气鞘气流压力为53psig;

等离子球化法工艺设定的氩气中央气流压力为13psig;

等离子球化法工艺所设定的氩气供粉气流压力为6psig;

等离子球化法工艺所设定的氢气进气口压力为7psig。

球化后的球形钼粉的球化率不低于90%。

实施例4

一种球形钼粉的制造方法,该方法以雾化造粒法制备得到的疏松多孔的钼粉为原材料,用等离子球化法工艺将钼粉原材料制备成球形钼粉,

控制sy129射频等离子体粉体球化系统的主要参数包括如下:

等离子球化法工艺中应容器内气压为14.7psia;

等离子球化法工艺所设定的栅极电流为0.44a;

等离子球化法工艺所设定的板电压为8.0kv;

等离子球化法工艺设定的板电流为4.0a;

等离子球化法工艺所设定的喂料速度为1.6rpm;

等离子球化法工艺所设定的氩气鞘气流压力为55psig;

等离子球化法工艺设定的氩气中央气流压力为13psig;

等离子球化法工艺所设定的氩气供粉气流压力为7psig;

等离子球化法工艺所设定的氢气进气口压力为8psig。

球化后的球形钼粉的球化率不低于90%。

实施例5

一种球形钼粉的制造方法,该方法以雾化造粒法制备得到的疏松多孔的钼粉为原材料,用等离子球化法工艺将钼粉原材料制备成球形钼粉,

控制sy129射频等离子体粉体球化系统的主要参数包括如下:

等离子球化法工艺中应容器内气压为14.8psia;

等离子球化法工艺所设定的栅极电流为0.45a;

等离子球化法工艺所设定的板电压为8.4kv;

等离子球化法工艺设定的板电流为4.2a;

等离子球化法工艺所设定的喂料速度为1.8rpm;

等离子球化法工艺所设定的氩气鞘气流压力为58psig;

等离子球化法工艺设定的氩气中央气流压力为15psig;

等离子球化法工艺所设定的氩气供粉气流压力为7psig;

等离子球化法工艺所设定的氢气进气口压力为8psig。

球化后的球形钼粉的球化率不低于90%。

以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利保护范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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