[发明专利]一种制取金属粉末的方法及设备

说明书

本发明涉及一种制取金属粉末的方法及设备：包括下列步骤：步骤(一)，将母材送入熔化区和旋转雾化单元、使母材端部熔化并通过旋转雾化单元确保其离心雾化、获得雾化颗粒后在快速运动过程中冷却和固化；步骤(二)，母材的加热和熔化是通过将母材端部浸入碱性盐水电解质溶液中来实现的，电解质溶液作为电极的阳极，母材作为阴极连接到电路中，在电极之间产生200～300伏的电势差，加热母材表面；步骤(三)，通电后以微放电形式使母材端部熔化，放电由电解质等离子转换而来；在电解液流中，母材端部的金属液滴凝固成球形颗粒并分散；本发明结构简单，设计巧妙，能够确保粉末尺寸的高度均匀性和最小的气体渗入。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，尤其涉及一种制取金属粉末的方法及设备。

背景技术

①现有的从铝镍基耐热合金中制取窄粒度球形粉末的方法(专利RU 2681022 C1)[1]。该方法分为两个阶段，在初步分离阶段，从粒度为5～150μm的初始粉末材料中分离出给定粒度的粉末；接下来的后续阶段是将分离出来的粉末在真空度为10^-6～10^-5毫米汞柱、以15～20℃/min的加热速率加热至800～900℃后进行3～4小时的真空热处理；随后进行等离子球化从而获得目标产品。

在初步分离后，将剩余的较细和较粗的粉末进行混合、压制、真空烧结至相对密度为70～80％，经研磨重新获得粉末，并重复上述的初步分离阶段和后续阶段以获得目标产品。该方法是在粉末的等离子球化过程中通过降低杂质含量来提高目标产品的质量。

该方法可用于机械制造业，通过增材制造、热压、激光熔覆等技术制造耐热镍合金部件。在需要使用纯净的分散球形粉末时，该方法可确保粉末具有较高的流动性和松装密度。

这种从铝镍耐热合金中制取窄粒度球形粉末的方法的缺点在于，该方法的实施需要多个步骤，既增加了能量消耗，又增加了制粉成本。

此外，这种等离子球化粉末工艺是在活性气体(等离子)介质中实施的，所获得的粉末中含有气体杂质、分散偏差大，所以该方法在工业应用上受到限制。

②现有的另一种制备金属粉末的方法(专利RU2699479C1)[2]。该方法是通过在两个电极间的放电来实现材料的分散，其中一个电极是阴极，由直径为10≤d≤40mm的棒状材料制成；电解液作为阳极。制取粉末的工艺参数：电极间电压500～650V，放电电流1.5～3A，阴极与电解液间距2～10mm，整个过程在大气压下进行。所提出的发明旨在解决从合金Cr15Ni60中制取粉末的问题，该方法具有低成本、低能耗和过程环境清洁的特点。该方法是将Cr15Ni60合金在水电解液中实现分散的，其间电极电压为90～110V，放电电容的电容为58μF，脉冲频率低于120Hz。

该现有方法的缺点如下：分散过程是电极之间短时间内产生局部放电使得导电材料熔化的结果，因此，放电区在高温的影响下，会发生金属的加热、熔化和部分蒸发以及水蒸气的解离。该方法是通过金属材料和水的过热而实现的，这导致气体渗入和金属材料损失，以及形成有缺陷的微粉。

本发明所要解决的主要问题是改善这些缺点，即消除分散材料的蒸发和气体渗入，并获得更窄的粒度分布。

③现有的“制取超细金属粉末或金属合金粉末的方法”(专利RU2588931C1)[3]。该发明涉及粉末冶金，该方法用于制取颗粒尺寸为10～2000μm的金属粉末。该方法的实施是通过将金属棒送入腔室，使其表面在等离子发生器产生的氩等离子弧中熔化。棒材在等离子流中熔化并分散，随后金属液滴冷却、冷凝在粉末收集料斗中。

制取粉末时，等离子体发生器的直流电为100～500A，金属棒端与等离子体发生器喷嘴出口之间的距离为30～120mm，这样能够控制粉末的粒度。金属棒可由钛、硅、钼、铜、钛合金、镍合金、钴合金或工具钢制成。