[发明专利]等离子旋转电极制备铜合金粉末的方法

说明书

本发明公开了一种等离子旋转电极制备铜合金粉末的方法，先按照铜合金组成的化学配比进行配料，熔炼锻造机加工制造成合金棒料；将合金棒料置于等离子旋转电极制粉设备内，对设备制粉室进行抽空后，充入惰性保护气体；开启设备，超高速合金棒在等离子弧热源的加热下熔化成液体，并在离心力作用下，将液体抛出并粉碎为高温细小液滴，小液滴在快速冷凝过程的表面张力作用下固化成球形，落入粉末收集器。本发明采用高速等离子旋转电极工艺制备铜合金粉末，制得的铜合金粉末球形度高、粒径范围窄，少空心粉和卫星粉，同时气体夹杂少，粉末品质高，具有优异的物理、化学和综合力学性能，特别适用于在电子束铺粉式增材制造工艺使用。

技术领域

本发明涉及一种增材制造铜合金粉末原材料的制备工艺，具体涉及等离子旋转电极制备电子束成形用铜合金粉末的方法。

背景技术

以数字化、网络化、个性化、定制化为特点的增材制造技术正在快速改变传统的生产方式和生活方式，势必推动第三次工业革命。近几年，增材制造设备逐渐成熟，但目前用于增材制造的材料种类少、性能不稳定，成为制约该技术发展和应用的瓶颈问题。目前，多数定制化的高端金属粉末主要依赖于进口，而国外厂商常将原材料和设备捆绑高价销量，极大的制约了我国增材制造技术的发展。

目前，对于铺粉式金属增材制造而言，电子束和激光成为主流，而其对铺粉要求极高，比如要求粉体流动性好、颗粒直径和形貌合理搭配、成分要均匀、铺粉要平整等要求；这些要求的实现，粉末的化学和物理性能稳定是前提。

高性能金属构件增材制造需要粒径细而窄、粒径均匀、球形度高、氧含量低的各类金属粉末，而且只有配套适宜的金属粉末材料才能制造出结构精度高、力学性能好的零件，同时也可以显著提高材料的利用率，降低制造成本，缩短生产周期。因此，研发适应于增材制造的金属粉体材料是其技术的发展方向和主要动力之一。目前，多数单位采用常规的喷涂粉末来代替，有很多的不适用性。国内受制备技术所限，粉末主要存在以下问题，包括：（1）粉末成分的稳定性（含氧量、夹杂数量、成分偏析）；（2）粉末物理性能的稳定性（粒度分布、球形度、流动性、松装比等）。目前大多采用气雾化制粉技术，所得的粉末球形度低、卫星球多，流动性差。

相比于气雾化工艺，等离子旋转电极制粉工艺可以不受熔化坩埚及其他的污染，成品粉末纯洁，达到高洁净、高成品率要求。

例如中国专利文献CN 106853536 A（申请号 201611174431.5）公开了一种制备3D打印用CoCrWMo合金球形粉末的方法，包括以下步骤：1）采用二次及以上真空自耗感应熔炼制得CoCrWMo铸态合金棒料，并精加工成合金棒料；2）对等离子旋转电极制粉设备的制粉室抽真空度后，向制粉室充入He、Ar混合气体0.7～0.9MPa；3）等离子枪电流为1100～1500A，电压为50～65V，合金棒料的转速为14000～18000r/min，等离子枪与合金棒料之间的距离为30～50mm，超高速旋转的合金棒端部在同轴的等离子体电弧加热源的作用下熔化成液膜，并在离心力作用下向电极端外缘甩出，在空中破碎成球并快速凝固，最终落入制粉室下方的粉末收集器，制得CoCrWMo合金球形粉末。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种等离子旋转电极制备电子束成形用铜合金粉末的方法。

实现本发明目的的技术方案是一种等离子旋转电极制备铜合金粉末的方法，包括以下步骤：

①按照所要制备的铜合金粉末的化学组成进行配料，采用真空感应炉熔炼得到铸锭后再锻造，将其机加工制造成组织致密的锻态合金棒料。

②将步骤①制备的合金棒料作为电极置于等离子旋转电极制粉设备内，对设备制粉室进行抽空后，充入惰性保护气体。