[发明专利]一种水雾化生产金属粉末的方法

说明书

技术领域

本发明涉及不锈钢材料领域，特别是指一种水雾化生产金属粉末的方法。

背景技术

水雾化法是制备金属及合金粉末的重要方法，是指采用水作为雾化介质，以一定的速度冲击液态金属或合金，使液态金属液滴凝结成微细粉末的方法。水雾化制取的金属及合金粉末其粉末颗粒形状易形成不规则状，具有良好的压制性和成型性，是制造粉末冶金零件极其重要的原料。再加上雾化介质是水，其运行成本和设备投资都比气雾化低，使水雾化金属及合金粉末的产量是气雾化金属及合金粉末产量的十倍多。

随着粉末冶金技术的发展，注射成型、温压成型、增材制造新工艺、新技术出现，粉末冶金制品向着高强度高密度、高精度、形状复杂方向发展，对金属及合金粉末的性能要求越来越高，球形金属粉末的生产成为金属粉末制造的重要方面。气雾化法是雾化法中制备球形粉末的主要方法，气雾化制备的金属粉末球形度好，但平均粒径较大，粒径分布较宽，易产生团聚和偏析，雾化效率低，价格高。因此，利用水雾化制备球形金属粉末成为国内外研究的热点问题。目前，利用水雾化制备球形金属粉末主要是采用二次水雾化的方法（专利号：CN201010574595.3，CN201210191380.2），通过提高雾化水的压力，通过两次水雾化制得球形金属粉末。但是该方法的实现是采用双层的水雾化喷嘴进行两次雾化，需要对设备进行改造，增加了人力成本和生产成本，同时，提高雾化水压力也增加了对水雾化设备质量的要求，增加了成本，而且，制得的金属粉末球形度不是很好，满足不了合金属注射成型、热喷涂、热喷焊、3D打印所用金属或合金粉末的要求。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种水雾化生产金属粉末的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水雾化生产金属粉末的方法，包括以下步骤：

A熔炼，采用感应炉将金属或合金熔融成熔液，熔融过程中向感应炉内加入熔融保护剂；

熔融保护剂选用碱金属和碱土金属的卤化物制成低共熔高沸点混合物作为熔融金属保护剂的液相组成部分，并且选用碱金属氯化物和碱金属氧化物的混和物作为熔融金属保护剂的固相组成部分；感应炉的熔融温度为2000-2200℃，感应炉的熔融时间为2-10h；

B除杂，在步骤A所得熔液中加入精炼剂，搅拌5-30min，静置5-10min，扒除熔液上方的浮渣，得到纯净的金属或合金熔液；

C雾化，将步骤B所得熔液进行雾化，雾化时采用水作为雾化介质；雾化包括第一次雾化和第二次雾化，即在第一次雾化所用的喷嘴下方增加一个喷嘴，进行二次冷水雾化；第二雾化所用的喷嘴位于第一次雾化所用的喷嘴下方0.5-2cm处，第二次雾化所用的喷嘴的冷水温度为5-8℃；

雾化时在雾化器中进行，在雾化器中充满惰性气体，熔液进入雾化器的速度为8-15Kg/min，雾化介质采用拉瓦尔管喷嘴喷出；

D冷却，将步骤C所得金属或合金细小液滴置于冷却介质中进行冷却，得到固体金属或合金颗粒；冷却介质为水和水雾，或雾氮、雾氩、雾氦中的至少一种；

E分级处理，将步骤D所得的固体金属或合金颗粒按不同的粒度要求进行分级处理，即得。

本发明和现有技术相比，其优点在于：

（1）与现有技术中制备的粉末粒径大，成品率较低的问题相比，得到的是粒径小于10μm的金属粉末或合金粉末，且粒径小于10μm的金属粉末或合金粉末的比例在50％以上，同时得到的金属粉末或合金粉末的球形度在90％以上，而且耗气量小，冷却效率高，对于设备的要求也较小，尤其适合金属注射成型、热喷涂、热喷焊、3D打印所用金属或合金粉末的要求。

（2）本发明的优点还在于卤化物液相低共熔混和物可单独作为熔融金属保护剂使用，而且氧化物固相组成也单独可以作为熔融金属保护剂。液相覆盖厚度为2-3cm，固相覆盖厚度为8-20cm。本发明对熔融金属表面封闭效果优良，经久耐用，选择性适应性强，经济效益和社会效益显著，有广阔的国内外市场。

（3）本发明的精炼剂不与金属及炉衬起化学作用，控制了发热效果，降低金属烧损，铝氧化烧损率减少30%以上，铝渣产出率降低50%。精炼剂加入的氮化镁具有很强的破碎和溶解Al2O3的能力，并且能与Al2O3反应，反应生成的N2对排氢也有很大的作用。精炼剂熔炼后的铝合金圆铸锭的微观组织致密性均匀，基本无疏松、夹渣等缺陷，增加了铝合金圆铸锭的内部组织的均匀性与晶粒的细化，改善了后工序铝挤压合金型材的质量与加工性能，铝合金圆铸锭成品率由原来的95.5%提高到98.5%。