[发明专利]超细钛粉或钛合金粉及其制备方法、制取装置

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，更具体地讲，涉及一种超细钛粉或钛合金粉及其制备方法、制取装置。

背景技术

钛及钛合金由于具有密度小、比强度高、耐酸碱腐蚀等优异性能，被广泛地应用于航空航天、能源化工、医疗器械、冶金和民用等各领域中，但由于钛及钛合金产品的加工生产复杂、成材率低，在制造零部件的过程中产生大量钛废料，耗能耗时、制造成本高，使其难以得到广泛的推广应用。

近年来得到大力发展的粉末冶金、注射成形以及3D打印技术等，使零件的成形技术大大进步，少或无切削废料产生，提高了材料的利用率，降低了生产成本，尤其对复杂形状的零部件制造更具优势，有着广泛的市场应用前景。由于钛金属在高温下对氧、氮、碳的高亲活性，使得生产高纯低氧含量的钛粉或钛合金粉的难度很大，特别是适合注射成形和3D打印成形的超细球形粉末更是无量产产品，从而限制了钛及钛合金产品的广泛应用。

金属钛粉的生产方法主要有：电解法、氢化脱氧法、超声气雾化法、等离子旋转电极法等，但都存在一些不足，极大地限制了钛及钛合金粉末的生产和广泛应用。其中，电解法的生产效率低，粉末颗粒的流动性差，且一般不能用于生产合金粉；氢化脱氢法的产品氧含量高、粉末颗粒呈多角状、流动性差、脱氢时间长且效率低；超声气雾化法需要消耗大料氩气，一次成粉合格率低，压缩机功率大且粉末一般较粗；等离子旋转电极法对电极规格要求较高，连续送料性差，粉末颗粒较粗用。

目前，离心雾化法是生产金属粉末的常用方法，因其经济合理、产量大、设备造价低、能耗低、生产效率高而被广泛使用。但现有的离心雾化装置通常以高速电机驱动小直径的离心盘高速旋转的方式来粉碎熔融金属液，离心盘主轴的转速通常要达到30000r/min以上，因此现有的离心雾化法和装置不能用于生产高熔点的金属粉末如钛粉，只能用于制备熔点为500℃以下的金属粉末如铝粉、铜粉。

因此，亟需提供一种工艺简单、技术可靠、能耗低且能生产超细钛粉或钛合金粉的制备方法和制取装置。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。

本发明的目的在于克服现有技术特别是等离子旋转电极法、超声气雾化法和离心雾化法技术生产中所存在的不足，进而提供一种工艺简单、技术可靠、产品粒度易于控制、能耗低、生产效率高的超细钛粉或钛合金粉的制备方法以及由该方法生产的离心雾化钛粉或离心雾化钛合金粉。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种超细钛粉或钛合金粉的制备方法，所述方法包括以下步骤：将钛或钛合金原料熔化为钛液或钛合金液；将所述钛液或钛合金液通过转动的第一离心雾化盘进行一次离心雾化；再将经一次离心雾化后的钛液滴或钛合金液滴通过转动的第二离心雾化盘进行二次离心雾化；收集经两次离心雾化并冷却后的钛粉或钛合金粉得到超细钛粉或钛合金粉，其中，以上各步骤均在惰性气体气氛下进行。

根据本发明超细钛粉或钛合金粉的制备方法的一个实施例，所述第一离心雾化盘的直径为Φ30～70mm，转速为5000～15000r/min；所述第二离心雾化盘的直径为Φ80～120mm，转速为15000～25000r/min。

根据本发明超细钛粉或钛合金粉的制备方法的一个实施例，所述方法还包括去除所述钛或钛合金原料的表面氧化物及杂质的预处理步骤。

根据本发明超细钛粉或钛合金粉的制备方法的一个实施例，所述方法还包括对经两次雾化并冷却后的钛粉或钛合金粉进行筛分和/或包装的步骤。

根据本发明超细钛粉或钛合金粉的制备方法的一个实施例，将熔化后的钛液或钛合金液过热30～150℃后再进行雾化。

根据本发明超细钛粉或钛合金粉的制备方法的一个实施例，所述惰性气体为氩气、氦气，惰性气体气氛的压力大于30Pa且氧含量小于0.1％。

本发明的另一方面还提供了一种超细钛粉或钛合金粉，所述超细钛粉或钛合金粉是由上述的超细钛粉或钛合金粉的制备方法制得。

根据本发明超细钛粉或钛合金粉的一个实施例，所述超细钛粉或钛合金粉呈球形或类球形，以重量百分比计，90％以上的所述钛粉或钛合金粉的粒度小于45μm；所述超细钛粉的氧含量小于0.1％，超细钛合金粉的氧含量小于0.15％。

本发明的再一方面提供了一种超细钛粉或钛合金粉的制取装置，所述制取装置用于实施上述的超细钛粉或钛合金粉的制备方法。