[发明专利]筛分不同颗粒尺寸的激光球化硬质合金粉末的方法及装置

说明书

本发明公开了一种筛分不同颗粒尺寸的激光球化硬质合金粉末的方法及装置。所述方法包括：以激光照射硬质合金粉末，使硬质合金粉末熔化并在表面张力的作用下球化，以及，以集粉装置对球化后的硬质合金粉末进行筛分和收集；其中，在所述集粉装置内，沿球化后的硬质合金粉末的行进方向，颗粒尺寸为大于1μm、0.5～1μm、0.1～0.5μm、小于0.1μm的球化后的硬质合金粉末被依次筛分出。本发明通过控制载粉气流流量、激光功率和集粉装置的结构可以将不同粒径的硬质合金粉末分开收集，不仅可以提高硬质合金粉末的质量还可以通过返工调节载气流量和激光功率来提高粉末球化率。

技术领域

本发明涉及一种筛分不同颗粒尺寸的激光球化硬质合金粉末的方法及装置，属于粉末冶金技术领域。

背景技术

硬质合金通常是以WC和TiC或者两者混合作为硬质相，以Co作为粘结相，通过粉末冶金工艺烧结形成合金材料。硬质合金力学性能优异，具有较高的硬度、强度和耐磨性即使在高达1000℃的情况下依然能保持较高的强度，因此在工程中应用广泛，在机械加工、冶金采矿、航空航天等领域普遍应用。随着科学技术的发展，对工程应用材料的性能要求越来越高，现在硬质合金在实际的应用领域不仅要求具有较高的硬度而且还要求具有一定的韧性。对硬质合金来说WC、TiC作为增强相为合金材料提供足够的强度，Co作为增韧相为合金提供一定的韧性。通常情况下强度和韧性是一对矛盾体，对硬质合金来说随着Co含量的增加，合金的韧性明显增加，但会导致强度下降，反之亦然。于是近几十年人们将目光投向超细和纳米晶硬质合金的制备，通过细化晶粒在提高材料强度的同时不以牺牲韧性为代价。由于烧结过程中WC晶粒会长大，因此超细和纳米晶硬质合金对原料粉末的粒度要求苛刻。要制备纳米级别晶粒度大小的硬质合金，则需要纳米级别的原始粉末。粉末越细其比表面积越大，表面能越高，粉末越容易团聚，超细粉末的均匀混合是制约超细和纳米硬质合金发展的重要因素。粉末形状的不规则和粉末粒径分布较宽对粉末混合的均与程度以及硬质合金的晶粒度影响较大。球形粉末具有较好的流动性，容易混合均匀，在混合过程中较少出现桥接现象，生胚内气孔少，烧结后合金的孔隙率低，使得合金综合性能提高。因此制备并筛选出粒径接近的球形硬质合金粉末显得尤为重要。

鉴于激光球化粉末粒度分布范围较广，而目前现有技术的筛分方法均不能很好的筛分不同粒径大小的硬质合金粉末，因此，如何对不同尺寸硬质合金粉末的筛选方法进行优化，寻求一种能够实现筛分不同颗粒尺寸的激光球化硬质合金粉末的新技术，已然成为业界研究人员长期以来一直努力的方向。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种筛分不同颗粒尺寸的激光球化硬质合金粉末的方法及装置，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种筛分不同颗粒尺寸的激光球化硬质合金粉末的方法，其包括：

以激光照射硬质合金粉末，使硬质合金粉末熔化并在表面张力的作用下球化，以及

以集粉装置对球化后的硬质合金粉末进行筛分和收集；

其中，在所述集粉装置内，沿球化后的硬质合金粉末的行进方向，颗粒尺寸为大于1μm、0.5～1μm、0.1～0.5μm、小于0.1μm的球化后的硬质合金粉末被依次筛分出。

在一些实施方案中，所述方法还包括：将硬质合金粉末进入送粉装置后，再通过载粉气体将硬质合金粉末输入激光发射装置，之后在激光发射装置中，以激光照射硬质合金粉末，使硬质合金粉末熔化并在表面张力的作用下球化。

进一步地，所述集粉装置包括槽型串联的集粉器，所述激光发射装置的激光功率为3～8KW，光束宽度为3～5mm。

进一步地，所述送粉装置与集粉装置的高度差不小于20cm，所述集粉装置最远离送粉装置的一端与送粉装置末端的距离为30～50cm，所述集粉装置最靠近送粉装置的一端与送粉装置末端的距离为5～10cm，激光光束中心与送粉装置末端的距离不小于5cm。