本發(fā)明屬于粉末冶金制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高品質(zhì)球形鎳粉的制備方法。

背景技術(shù)：

鎳是工業(yè)上應(yīng)用比較廣泛的材料之一，純鎳具有優(yōu)良的耐蝕性，較高的電真空性能和電磁控制性能，同時(shí)具有優(yōu)良的焊接性能、加工性能以及較好的力學(xué)性能，因此純鎳廣泛應(yīng)用于化工、機(jī)械電子、食品等方面，而且也越來越多的應(yīng)用到特殊用途的零部件、機(jī)器制造、火箭技術(shù)裝備等產(chǎn)品中。純鎳熔點(diǎn)高，力學(xué)性能和冷、熱壓力加工性能好，耐腐蝕性優(yōu)良，是耐熱濃堿溶液腐蝕的最好材料，耐中性和微酸性溶液以及有機(jī)溶劑，在大氣、淡水和海水中化學(xué)性穩(wěn)定，一般用作機(jī)械、化工設(shè)備的耐腐蝕構(gòu)件，精密儀器結(jié)構(gòu)件，電子管和無線電設(shè)備零件，醫(yī)療器械及食品工業(yè)餐具器皿和電鍍等。純鎳與鎳基合金相比，純鎳具有更高的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和塑性。純鎳加工性能良好，可加工成不同形狀的產(chǎn)品。

近些年來，隨著金屬增材制造技術(shù)的不斷發(fā)展，對粉末需求不斷增大的同時(shí)，對粉末的品質(zhì)也有了更高的要求。金屬粉末的質(zhì)量對成形件的性能有著決定性的影響，因此如何制備出高品質(zhì)球形鎳粉就顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高品質(zhì)球形鎳粉的制備方法，解決了增材制造技術(shù)制備金屬鎳過程中出現(xiàn)的粉末形狀不佳導(dǎo)致變形能力差的問題；確保成形后的金屬鎳成分均勻、組織細(xì)小、性能優(yōu)異，滿足工程應(yīng)用的要求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種高品質(zhì)球形鎳粉的制備方法，包括以下步驟：

1）按照純鎳的成分配料，采用真空感應(yīng)熔煉和電渣重熔工藝熔煉鎳棒；

2）對熔煉的鎳棒進(jìn)行精車加工成電擊棒，加工后的電極棒的直徑為10-100mm，長度為600-800mm，圓度偏差小于0.05mm，直線度偏差小于0.1mm/m，粗糙度小于1.5μm；

3）裝載電極棒至反應(yīng)室中，對反應(yīng)室抽真空至10^-3~10^-2Pa，向反應(yīng)室充入氦氣、氬氣或氦氬混合氣，使腔室內(nèi)壓力為0.01~1MPa，氣氛中氧含量小于0.1wt%；

4）PREP制粉設(shè)備的等離子槍功率為100-300kW，等離子炬包含鎢陰極和銅陽極，電極棒不做電極，等離子體對電極棒端部進(jìn)行加熱，使電極棒端部均勻熔化，電極棒轉(zhuǎn)速為10000-30000r/min，霧化液滴在離心力作用下從電極棒端部被甩出，形成液滴，液滴在惰性氣體環(huán)境中快速冷卻成球形顆粒，落入反應(yīng)室底部收集器中；

5）在惰性氣體保護(hù)下，對制得的鎳粉末篩分和包裝。

所述的鎳粉平均粒度為40μm-300μm。

所述的鎳粉為平均粒度小于60μm的超細(xì)粉末。

所述的步驟4）球形顆粒的圓形度為98%以上。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明使用非轉(zhuǎn)移弧等離子旋轉(zhuǎn)電極工藝，在超高轉(zhuǎn)速條件下，能夠制得高品質(zhì)、高圓形度的鎳粉，其成型件能夠滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用需求。

本發(fā)明通過調(diào)整工藝參數(shù)可獲得平均粒度為40μm-400μm的鎳粉，尤其能夠制得平均粒度小于60μm的超細(xì)粉末，夾雜物小于10顆/kg，制粉過程增氧量在100-1000ppm范圍內(nèi)可控；并且保證粉末的圓形度大于98%。

附圖說明

圖1為本發(fā)明鎳粉的掃描電鏡圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

一種高品質(zhì)球形鎳粉的制備方法，包括以下步驟：

1）按照純鎳的成分配料，采用真空感應(yīng)熔煉和電渣重熔工藝熔煉鎳棒；

2）對熔煉的鎳棒進(jìn)行精車加工成電擊棒，加工后的電極棒直徑為55mm，長度為500mm，圓度偏差0.03mm，直線度偏差0.045mm/450mm，粗糙度1.22μm；

3）裝載電極棒至反應(yīng)室中，對反應(yīng)室抽真空至2×10^-3Pa，向反應(yīng)室充入氦氣，使腔室內(nèi)壓力為0.13MPa；

4）PREP制粉設(shè)備的等離子槍功率為200kW，等離子炬包含鎢陰極和銅陽極，電極棒不做電極，等離子體對電極棒端部進(jìn)行加熱，電極棒轉(zhuǎn)速為11000r/min，使端部均勻熔化，霧化液滴在離心力作用下從電極棒端部被甩出并形成液滴，液滴在惰性氣體環(huán)境中快速冷卻成球形顆粒，落入反應(yīng)室底部收集器中；

5）在惰性氣體保護(hù)下，對制得的鎳粉進(jìn)行篩分和包裝。

所述的鎳粉平均粒度為277μm。

所述的步驟4）粉末圓形度為99.6%。

實(shí)施例2

一種高品質(zhì)球形鎳粉的制備方法，包括以下步驟：

1）按照純鎳的成分配料，采用真空感應(yīng)熔煉和電渣重熔工藝熔煉鎳棒；

2）對熔煉的鎳棒進(jìn)行精車加工成電擊棒，加工后的電極棒的直徑為75mm，長度為650mm，圓度偏差0.025mm，直線度偏差0.025mm/650mm，粗糙度0.58μm；

3）裝載電極棒至反應(yīng)室中，對反應(yīng)室抽真空至7×10^-3Pa，向反應(yīng)室充入氦氣，使腔室內(nèi)壓力為0.14MPa；

4）PREP制粉設(shè)備的等離子槍功率為100kW，等離子炬包含鎢陰極和銅陽極，電極棒不做電極，等離子體對電極棒端部進(jìn)行加熱，電極棒轉(zhuǎn)速為17000r/min，使端部均勻熔化，霧化液滴在離心力作用下從電極棒端部被甩出并形成液滴，液滴在惰性氣體環(huán)境中快速冷卻成球形顆粒，落入反應(yīng)室底部收集器中；

5）在惰性氣體保護(hù)下，對制得的鎳粉進(jìn)行篩分和包裝。

所述的鎳粉平均粒度為180 μm。

所述的步驟4）粉末圓形度為99.6%。

實(shí)施例3

一種高品質(zhì)球形鎳粉的制備方法，包括以下步驟：

1）按照純鎳的成分配料，采用真空感應(yīng)熔煉和電渣重熔工藝熔煉鎳棒；

2）對熔煉的鎳棒進(jìn)行精車加工成電擊棒，加工后的電極棒的直徑為65mm，長度為800mm，圓度偏差0.06mm，直線度偏差0.04mm/800mm，粗糙度1.23μm；

3）裝載電極棒至反應(yīng)室中，對反應(yīng)室抽真空至3×10^-3Pa，向反應(yīng)室充入氦氣，使腔室內(nèi)壓力為0.14MPa；

4）PREP制粉設(shè)備的等離子槍功率為300kW，等離子炬包含鎢陰極和銅陽極，電極棒不做電極，等離子體對電極棒端部進(jìn)行加熱，電極棒轉(zhuǎn)速為29000r/min，使端部均勻熔化，霧化液滴在離心力作用下從電極棒端部被甩出并形成液滴，液滴在惰性氣體環(huán)境中快速冷卻成球形顆粒，落入反應(yīng)室底部收集器中；

5）在惰性氣體保護(hù)下，對制得的鎳粉進(jìn)行篩分和包裝。

所述的鎳粉平均粒度為53μm。

所述的步驟4）粉末圓形度為99.7%。

所述的粉末整體形貌及能譜如附圖1所示，從微觀形貌能看出該方法制備的鎳粉非常純凈，圓形度高，沒有非球形粉末顆粒。