[发明专利]一种检测球形金属粉末中夹杂物的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属粉末纯净度检测技术领域，特别是提供了一种检测球形金属粉末中夹杂物的方法。

背景技术

粉末冶金（PM）技术在高温合金领域已得到了广泛的应用。目前先进的军用和大型民用航空发动机均使用PM高温合金零部件。

对于PM产品而言，粉末的纯净度直接影响到零部件的安全系数和使用寿命。粉末中夹杂物的数量，是鉴定粉末质量的重要标志。根据现行的技术条件，必须在每一炉批处理后的成品粉末中取1Kg试样，检测其中的夹杂物数量。

关于检测金属粉末中夹杂物数量的方法在实验室里有采用水淘析法，也有通过静电分离收集法。但这些方法工序繁琐，不适合车间生产线炉前检测。上述方法只能收集陶瓷夹杂物，不能检测粘连夹杂物的金属颗粒，且需借助其它仪器设备，使试样在操作过程中被污染而影响检测结果的准确性。

等离子旋转电极雾化制粉（PREP）是生产PM高温合金的主要制粉工艺之一。PREP工艺所制取的粉末具有粒度分布集中、表面光亮洁净、球形度好，流动性等物理工艺性能好等特点。原始粉末经过处理后，仍存在少数夹杂物和粘连夹杂物的异常粉末。本专利主要针对该类金属粉末的特点，发明一种适用于工业生产流程中检测夹杂物的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测球形金属粉末中夹杂物的方法，应用于制粉-粉末处理-装套工业生产流程中，对每炉批金属球形粉末中夹杂物进行检测的快捷、精确的测试。

本发明是制粉-粉末处理-装套工业生产流程中，在每炉批粉末最后一道筛分、去除夹杂物处理工序的开始、中间、结束三个阶段往与处理粉末设备密封连接的洁净取样瓶中取粉共1Kg；针对光洁度、球形度和流动性好、粒度范围集中、粒度为 50-500μm、密度为7.5.0-9.1g/cm³的金属粉末，采用手动或机械平面旋转法，使粉末发生流动，其中低密度的夹杂物、异常颗粒受力上浮富集金属表面，取出夹杂物、异常颗粒，在显微镜下进行检测统计；

使用按粉末粒度设计的不锈钢钩针或透明普通胶带纸收集夹杂物，在光学体视显微镜下进行尺寸、数量统计和形貌观察；用于扫描电镜定性分析的夹杂物，用按粉末粒度设计的不锈钢钩针粘在导电胶上。

如表1所示，具备上述特征的镍、钴、铬基合金和不锈钢的金属粉末密度在8.0 g/cm³以上，粉末中常见的夹杂物Al₂O₃、CaO、MgO、SiO₂、有机物等的密度均在5.2g/cm³以下。

表1  合金与夹杂物的密度

本发明利用金属粉末与各类夹杂物密度、形状的差异以及球形金属粉末具备良好的光洁度、流动性的特征，在旋转外力的作用下粉末发生流动，使低密度的夹杂物受力上浮并富集，如图5所示意。

根据设计的目的和基本原理，本发明采用手动（手段1）或机械（手段2）平面旋转的方法，使低密度的各类夹杂物及粉末粘夹杂物和异形粉末受力浮起富集在金属粉末表面。采用按球形粉末粒度设计的不锈钢钩针或普通透明胶带纸将富集的夹杂物取出，直接在体视光学显微镜下进行数量统计，形貌观察和尺寸测量。根据需要，可使用特制工具将夹杂物粘在导电胶上，通过扫描电镜（SEM）进行定性分析。

本发明对粉末的取样方法是：在每炉批粉末的最后一道处理工序中分开始、中间、结束三个阶段往与处理粉末设备密封连接的洁净取样瓶中放粉共1Kg, 取样完毕，密封好试样瓶。 

本发明的手动平面旋转法（手段1）

将被检测的1Kg金属粉末分若干次倒入20×Φ100-150mm洁净的平底玻璃皿内（每次30-50g），在工作台上以半径50mm的运动轨迹、150r/min的转速手动单方向平面旋转玻璃皿，使夹杂物及异常颗粒富集于金属粉末表层，直接在实体显微镜下观测统计，并用特制钩针取出。如此重复5次，直至没发现夹杂物再换试样。

本发明的机械平面旋转法（手段2）

机械平面旋转法是采用功率为0.25KW的三相异步机，将被检测的1Kg金属粉末分4-5次倒入50×Φ200mm、洁净的平底不锈钢容器中，固定在平面机械旋转机上，以250r/min的速度平面旋转1-2分钟，使用特制钩针或胶带纸将上浮富集的夹杂物及异常颗粒取出，在实体显微镜下观测统计。重复5次，直至没发现富集异常颗粒为止。