[发明专利]高氮无镍不锈钢粉末及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种高氮无镍不锈钢粉末及其制备方法和应用。该方法包括以下步骤：(1)制备含铁、钼、锰的钢液；(2)向钢液中加入化渣剂进行造渣、捞渣处理，制备中间体I；(3)向中间体I中加入脱氧剂进行脱氧处理，制备中间体II；(4)向中间体II中加入氮化铬合金和/或氮化钼合金，在含氮气体气氛中进行精炼处理，制备中间体III；(5)采用温度≤23℃的氮气作为雾化介质，对中间体III进行雾化制粉处理，制备金属粉末；(6)采用氮气作为冷却介质，对金属粉末进行冷却处理。该方法能够制得粒度分布窄，氧含量低，球形度高，氮含量高、且氮含量稳定易控的高氮无镍不锈钢粉末，能应用于注射成型、3D打印或粉末冶金。

技术领域

本发明涉及不锈钢粉末技术领域，特别是涉及一种高氮无镍不锈钢粉末及其制备方法和应用。

背景技术

氮是一种强奥氏体稳定剂，在奥氏体不锈钢中起着重要的作用，通常被用来取代昂贵而危险的镍元素。此外，氮的添加可以有效提高奥氏体不锈钢的耐腐蚀性和力学性能，即使在奥氏体不锈钢中增加微量的氮元素，也使其性能得到显著的改善。目前，根据在奥氏体不锈钢中的增氮机理，主要采用加压熔炼法制备高氮无镍奥氏体不锈钢锭，然而该方法所需设备、工艺复杂，生产成本高，且利用不锈钢锭进一步加工零件的过程中存在大量的边角料被浪费的问题。此外，由于氮和锰元素的特殊性，通常在高氮无镍不锈钢锭生产过程中易出现偏析现象。

高氮无镍不锈钢作为一种先进工程材料，随着粉末冶金、热喷涂和增材制造技术的快速发展，对高氮无镍不锈钢粉末的需求也不断增加，其被广泛应用于高端电子、生物医药、海洋工程等领域。

目前，制备高氮无镍奥氏体不锈钢粉末的主要方法有雾化法、化学反应法、机械合金化法等。

比如，已报道了一种制备高氮无镍不锈钢粉末的方法，其主要通过先制备无氮无镍不锈钢锭，再通过水-气联合雾化，或者旋转电极法对不锈钢锭进行熔融、雾化处理得到无氮无镍不锈钢粉末，然后对无氮无镍不锈钢粉末在氮气保护下进行高能球磨增氮，最终得到高氮无镍不锈钢粉末。该方法生产流程长、工艺复杂，导致成产成本高，效率低，且球磨过程中容易引入杂质，且粉末的球形度差。另外，水-气联合雾化法制备的不锈钢粉末粒度小，但粉末氧含量高，流动性差；旋转电极法制备球形粉末球形度高、氧含量低，但由于设备旋转速度的限制，生产的粉末粒度较大。

或一种通过将多种原材料混合熔炼得到金属溶液后，经过水雾化法得到高氮无镍不锈钢粉末的方法，该方法生产的粉末氮含量低，且其含量不易控制，粉末球形度差，氧含量高。

发明内容

基于此，本发明提供一种高氮无镍不锈钢粉末的制备方法，该方法能够提高其含氮量，并降低其杂质含量。

技术方案如下：

一种高氮无镍不锈钢粉末的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备含铁、钼、锰的钢液；

(2)向所述钢液中加入化渣剂进行造渣、捞渣处理，制备中间体I；

(3)向所述中间体I中加入脱氧剂进行脱氧处理，制备中间体II；

(4)向所述中间体II中加入氮化铬合金，在含氮气体气氛中进行精炼处理，制备中间体III；

(5)采用温度≤23℃的氮气作为雾化介质，对所述中间体III进行雾化制粉处理，制备金属粉末；

(6)采用氮气作为冷却介质，对所述金属粉末进行冷却处理。

在其中一个实施例中，铁的烧损量为0.5％～3％；钼的烧损量为0.5％～5％；锰的烧损量为1％～12％；氮的烧损量为5％～20％；铬的烧损量为0.5％～7％。

在其中一个实施例中，步骤(1)包括：

熔融金属单质和/或金属合金以制备含铁、钼、锰的钢液；