[发明专利]钨合金粉末及其制备方法和应用

说明书

本申请涉及一种钨合金粉末及其制备方法和应用，属于复合金属粉末技术领域。一种钨合金粉末的制备方法，包括：对钨基前驱体粉末进行热还原和等离子体球化，钨基前驱体粉末采用钨粉与金属盐为原料造粒而得。本申请采用钨粉和金属盐作为浆料的原料，通过造粒的方法使得金属盐均匀沉积在钨粉颗粒表面，颗粒没有空心结构，提高颗粒的致密性。再通过热还原和等离子体球化进行复合除氧，降低球形钨基复合粉体的氧含量，进一步降低粉体的孔隙率，提高粉体的致密性。所制备的钨合金粉末具有球形度高、致密、颗粒内各金属元素分布均匀、氧含量低的特点。

技术领域

本申请涉及复合金属粉末技术领域，且特别涉及一种钨合金粉末及其制备方法和应用。

背景技术

当前激光3D打印所使用钨合金粉末一般采用混粉法，即将W与Cu粉按比例通过混料机或者球磨机混料制备，混粉法由于W与Cu密度相差较大，因此存在粉体混合不均匀问题、后续选区激光融化制备钨合金组织不均匀，若使用球磨机则还易引入杂质导致、不能够很好地满足选区激光融化技术对原始粉末的要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请实施例的目的包括提供一种钨合金粉末及其制备方法和应用，得到球形度高、均匀性好、致密且氧含量低的粉体。

第一方面，本申请实施例提出了一种钨合金粉末的制备方法，包括：对钨基前驱体粉末进行热还原的步骤和等离子体球化的步骤，钨基前驱体粉末采用钨粉与金属盐为主要原料造粒而得。

本申请采用钨粉和金属盐作为浆料的原料，通过造粒的方法金属盐可以均匀沉积在钨粉颗粒表面，颗粒没有空心结构，提高颗粒的致密性。再通过热还原和等离子体球化进行复合除氧，可以降低球形钨基复合粉体的氧含量，进一步降低粉体的孔隙率，提高粉体的致密性。

在本申请的部分实施例中，钨粉与金属盐的质量比为70-97:3-30。

在该质量比范围内，金属盐可以均匀、充分的沉积在钨粉颗粒表面。

在本申请的部分实施例中，原料还包括粘接剂和水，钨粉与金属盐的混合物、粘接剂以及水的质量比为1:0.01-0.1:0.1-3。

在该质量比的范围内，钨粉与金属盐的混合物、粘接剂和水形成的浆料通过喷雾造粒得到的粉体，其钨粉与金属盐在粉体颗粒内分布更加均匀，金属盐更加均匀的析出沉积在钨粉颗粒表面。

在本申请的部分实施例中，热还原的步骤包括：将钨基前驱体粉末在500-800℃、保护气氛条件下煅烧0.1-2h，再在还原气氛条件下冷却。

通过该条件下的热还原，钨基前驱体粉末中的金属盐分解、还原转化为金属，钨基前驱体粉末可以转变为近球形多孔钨/金属盐粉末，可以更加降低粉末的氧含量。

在本申请的部分实施例中，等离子体球化的步骤包括：将经过热还原的钨基复合粉体在载气的保护下，在温度为8000-12000℃的氢等离子体区域熔化，然后冷却形成球形钨基复合粉体。

多孔的钨基复合粉体通过该条件下的等离子体球化，可以形成球形度更高的粉体，同时提高粉体的致密化，降低孔隙率，进一步的降低氧含量。

在本申请的部分实施例中，等离子体球化过程中，载气为氩气、氦气中的任意一种或两种，载气的流量为1-5L/min，中心气为氩气15～25L/min，等离子体边气为氢气与氩气的混合气体，氢气与氩气摩尔比为0.05-0.5:1，等离子体边气的流量为45-75L/min。

粉体在该条件的等离子体球化中，一方面利用高温使得粉体外层表面氧化物蒸发与粉体分离，另一方面利用氢气在超高温下更强的氧结合力，使得粉体中的氧进一步脱离，降低氧含量。

在本申请的部分实施例中，氢等离子体区域的反应室压力为0.01-0.15Mpa，钨基前驱体粉末的进料速率为0.1-100g/min。