CN106670484A - 304不锈钢球形粉末的制备方法 - Google Patents
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Abstract
304不锈钢球形粉末的制备方法，按照304不锈钢的成分配料，通过锻造、机械加工的制备方法制出304不锈钢合金棒材，然后将304不锈钢合金棒材加工成304不锈钢电极棒，装载电极棒至反应室中，对反应室抽真空，对雾化设备进行预抽真空处理，按照一定比例向反应室充入惰性气体，气氛中氧含量小于0.1wt%；通过进给系统将电极棒送入雾化室，利用等离子火炬加热电极棒端面，使端部均匀熔化，依靠旋转电极的离心作用制备金属液滴，而后瞬时凝固为球形金属粉末，最后采用多层真空热封进行粉末包装。该方法制备的304不锈钢粉末在高温下不易受到氧化，球形度高，无空心粉与卫星粉，且粒度分布可控。
Description
技术领域
本发明属于金属及合金粉末制备技术领域，特别涉及304不锈钢球形粉末的制备方法。
背景技术
304不锈钢作为不锈钢中常见的一种材料，具有耐高温，耐腐蚀，加工性能优异的特点受到广泛应用。其制得的不锈钢粉末有良好的耐腐蚀性和耐久力，可以作为涂膜的一种优质材料，其具有优秀的覆盖性能，可以形成屏蔽层阻隔湿气防腐，能够广泛的应用于吕铸件、铜锌铸件等的表面精加工处理，以及各类金属材料表面的喷丸打磨。但由于304不锈钢粉末制作受到高温易氧化的限制，一旦氧化便很难通过他法去除表面的氧化皮。因此如何制备出粒度均匀、高等级球形、低氧含量的304不锈钢粉末就显得尤为重要。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种304不锈钢球形粉末的制备方法，解决304不锈钢球形粉末规模化生产的技术难点，满足了市场需求；具有粒度均匀、高等级球形、低氧含量的特点，
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
304不锈钢球形粉末的制备方法，按质量百分比，包括以下步骤：
1）按照304不锈钢所需成分进行配料得到熔铸原料，通过熔炼工艺得到不锈钢铸锭；通过锻造，将304不锈钢铸锭制成组织致密的锻态棒料；
2）将锻态棒料经过车床和精密数控车床的机械加工，得到符合等离子旋转电极法要求的不锈钢电极棒，不锈钢电极棒的直径为50-80mm，长度为200-700mm，圆度偏差小于0.05mm，直线度偏差小于0.05mm/m，粗糙度小于1.5μm；
3）将不锈钢电极棒置于雾化设备内，对整套制粉设备进行预抽真空处理，然后充入高纯惰性气体，使反应室内压力为0.1×105-3×105 Pa，气氛中氧含量的质量百分数小于0.1wt%；
4）启动PREP制粉设备，利用等离子火炬加热不锈钢电极棒的端面，使其均匀熔化，不锈钢电极棒转速为10000-30000 r/min，在雾化室内进行离心雾化制粉；
5）通过粉末收集装置得到超纯净304不锈钢球形粉末，粒度为15-300μm；
6）待粉末完全冷却，在惰性气体的保护下，将所收集粉末去夹杂、筛分。
所述锻态棒料的致密度大于99%，无明显疏松、缩孔等铸造缺陷，直径为50-80mm，长度为200-700mm，圆度偏差小于0.05mm，直线度偏差小于0.05mm/m，粗糙度小于1.5μm。
所述预抽真空处理包括采用各类泵体进行抽真空，待设备真空度达到1×10-3 Pa-10×10-3 Pa时，充入高纯惰性气体作为气氛保护，设备内的压力为0.1×105-3×105 Pa，气氛氧含量的质量百分数小于0.1wt%。
所述不锈钢电极棒依靠离心力作用形成稳定、连续的熔融液滴，金属液滴在惰性气体气氛中快速冷却形成304不锈钢球形粉末，雾化室通过循环冷却水进行冷却。
所述步骤5）获得的304不锈钢球形粉末球形度为98%以上。
所述的熔铸原料， C:0.07%～0.08%，Mn:2.00%～3.00%，P:0.045%～0.049%，S:0.03%～0.06%，Si: 0.75%～1.00%，Cr: 18.00%～20.00%，Ni:8.00%～9.00%，Cu:1.00%～1.50%，N:0.10%～0.30%，其余为Fe。
本发明的有益效果在于：
1）使用非转移弧等离子旋转电极工艺，整个反应在无氧的环境下进行，保证了所得粉末的高纯净度。
2)采用高速离心雾化技术，显著提升304不锈钢粉末的生产效率，并可以通过控制转速实现粉末粒度可控，达到了具有球形度高、无高温氧化、粒度分布均匀等优点，并有效减少甚至消除卫星粉和空心粉等缺陷，提高粉末成品率。
附图说明
图1为本发明粉末制备装置结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
304不锈钢球形粉末的制备方法，包括以下步骤：
1）按照304不锈钢所需成分进行配料，按质量百分比得到熔铸原料，Cr：19.00%，Si：1.00%，S：0.03%，C：0.08%，P:0.045%，Mn：2.00%，Ni：8.00%，其余为Fe，熔铸原料进行熔炼并得到不锈钢铸锭；通过锻造工艺将304不锈钢铸锭制成组织致密度为99.0%的锻态棒料；
2）对锻态棒料进行精车加工，加工后的电极棒为：直径为75mm，长度为650mm，圆度偏差0.003mm，直线度偏差0.05mm/650mm，粗糙度0.899μm；
3）将所得电极棒置于电极棒安装室2内，并对雾化室1内抽真空，待设备真空度达到1×10-3 Pa时充入惰性气体，使腔室内压力为0.13MPa，气氛中氧含量的质量百分数0.01wt%；
4）PREP制粉设备的等离子枪功率为110kW，等离子炬包含钨阴极和铜阳极，电极棒不做电极，等离子体对电极棒端部进行加热，电极棒转速为14000r/min，使端部均匀熔化，雾化液滴在离心力作用下从电极棒端部被甩出并形成液滴，液滴在惰性气体环境中快速冷却成球形颗粒，利用惰性气体保护的粉末收集罐3进行高氮钢粉末的收集工作。
5）在惰性气体保护下，对制得的304不锈钢粉末去夹杂、筛分和包装。
所述的304不锈钢球形粉末平均粒度为145μm。
实施例2：
304不锈钢球形粉末的制备方法，包括以下步骤：
1）按照304不锈钢所需成分进行配料，按质量百分比，得到熔铸原料，C:0.07%,Mn:2.00%,P:0.045%,Si:0.75%,Cr:18.00%,Ni:8.00%，其余为Fe，通过熔炼工艺得到不锈钢铸锭；通过锻造，将304不锈钢铸锭制成组织致密的锻态棒料；
2）将锻态棒料经过车床和精密数控车床的机械加工，得到符合等离子旋转电极法要求的不锈钢电极棒，不锈钢电极棒的直径为80mm，长度为700mm，圆度偏差0.01mm，直线度偏差0.025mm/700mm，粗糙度1.0μm；
3）将所得电极棒置于电极棒安装室内，并对雾化室内抽真空，待设备真空度达到1.5×10-3 Pa时充入惰性气体，使腔室内压力为0.15MPa，气氛中氧含量的质量百分数0.08wt%；
4）启动PREP制粉设备，利用等离子火炬加热不锈钢电极棒的端面，使其均匀熔化，不锈钢电极棒转速为30000r/min，在雾化室内进行离心雾化制粉；
5）通过粉末收集装置得到超纯净304不锈钢球形粉末，平均粒度为92μm；
6）待粉末完全冷却，在惰性气体的保护下，将所收集粉末去夹杂、筛分。
所述不锈钢电极棒依靠离心力作用形成稳定、连续的熔融液滴，金属液滴在惰性气体气氛中快速冷却形成304不锈钢球形粉末，雾化室通过循环冷却水进行冷却。
所述步骤5）获得的304不锈钢球形粉末球形度为99.3%。
实施例3：
304不锈钢球形粉末的制备方法，包括以下步骤：
1）按照304不锈钢所需成分进行配料，按质量百分比，得到熔铸原料，C:0.08%,Mn:2.00%,P:0.045%,S:0.03%,Si:1.00%,Cr:20.00%,Ni:8.00%,Cu:1.00%,N:0.10%，其余为Fe，通过熔炼工艺得到不锈钢铸锭；通过锻造，将304不锈钢铸锭制成组织致密的锻态棒料；
2）将锻态棒料经过车床和精密数控车床的机械加工，得到符合等离子旋转电极法要求的不锈钢电极棒，不锈钢电极棒的直径为50mm，长度为200mm，圆度偏差0.05mm，直线度偏差0.1mm/200mm，粗糙度0.8μm；
3）将所得电极棒置于电极棒安装室内，并对雾化室内抽真空，待设备真空度达到1.8×10-3 Pa时充入惰性气体，使腔室内压力为0.10MPa，气氛中氧含量的质量百分数0.09wt%；
4）启动PREP制粉设备，利用等离子火炬加热不锈钢电极棒的端面，使其均匀熔化，不锈钢电极棒转速为10000r/min，在雾化室内进行离心雾化制粉；
5）通过粉末收集装置得到超纯净304不锈钢球形粉末，平均粒度为183μm；
6）待粉末完全冷却，在惰性气体的保护下，将所收集粉末去夹杂、筛分。
所述锻态棒料的致密度大于99%，无明显疏松、缩孔等铸造缺陷；
所述不锈钢电极棒依靠离心力作用形成稳定、连续的熔融液滴，金属液滴在惰性气体气氛中快速冷却形成304不锈钢球形粉末，雾化室通过循环冷却水进行冷却。
所述步骤5）获得的304不锈钢球形粉末球形度为99%。
图1是本发明等离子旋转电极雾化法制粉的设备示意图。
其中部件1是高纯惰性气体雾化室，部件2是电极棒安装室，部件3是粉末收集装置，部件4是等离子火炬，部件5是电极棒进给系统。
Claims (9)
1.304不锈钢球形粉末的制备方法，其特征在于，按质量百分比，包括以下步骤：
1）按照304不锈钢所需成分进行配料得到熔铸原料，通过熔炼工艺得到不锈钢铸锭；通过锻造，将304不锈钢铸锭制成组织致密的锻态棒料；
2）将锻态棒料经过车床和精密数控车床的机械加工，得到符合等离子旋转电极法要求的不锈钢电极棒，不锈钢电极棒的直径为50-80mm，长度为200-700mm，圆度偏差小于0.05mm，直线度偏差小于0.05mm/m，粗糙度小于1.5μm；
3）将不锈钢电极棒置于雾化设备内，对整套制粉设备进行预抽真空处理，然后充入高纯惰性气体，使反应室内压力为0.1×105-3×105 Pa，气氛中氧含量的质量百分数小于0.1wt%；
4）启动PREP制粉设备，利用等离子火炬加热不锈钢电极棒的端面，使其均匀熔化，不锈钢电极棒转速为10000-30000 r/min，在雾化室内进行离心雾化制粉；
5）通过粉末收集装置得到超纯净304不锈钢球形粉末，粒度为15-300μm；
6）待粉末完全冷却，在惰性气体的保护下，将所收集粉末去夹杂、筛分。
2.根据权利要求1所述的304不锈钢球形粉末的制备方法，其特征在于，所述锻态棒料的致密度大于99%，无明显疏松、缩孔等铸造缺陷，直径为50-80mm，长度为200-700mm，圆度偏差小于0.05mm，直线度偏差小于0.05mm/m，粗糙度小于1.5μm。
3. 根据权利要求1所述的304不锈钢球形粉末的制备方法，其特征在于，所述预抽真空处理包括采用各类泵体进行抽真空，待设备真空度达到1×10-3 Pa-10×10-3 Pa时，充入高纯惰性气体作为气氛保护，设备内的压力为0.1×105-3×105 Pa，气氛氧含量的质量百分数小于0.1wt%。
4.根据权利要求1所述的304不锈钢球形粉末的制备方法，其特征在于，所述不锈钢电极棒依靠离心力作用形成稳定、连续的熔融液滴，金属液滴在惰性气体气氛中快速冷却形成304不锈钢球形粉末，雾化室通过循环冷却水进行冷却。
5.根据权利要求1所述的304不锈钢球形粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤5）获得的304不锈钢球形粉末球形度为98%以上。
6.根据权利要求1所述的304不锈钢球形粉末的制备方法，其特征在于，所述的熔铸原料， C:0.07%～0.08%，Mn:2.00%～3.00%，P:0.045%～0.049%，S:0.03%～0.06%，Si: 0.75%～1.00%，Cr: 18.00%～20.00%，Ni:8.00%～9.00%，Cu:1.00%～1.50%，N:0.10%～0.30%，其余为Fe。
7.根据权利要求1所述的304不锈钢球形粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）按照304不锈钢所需成分进行配料，按质量百分比得到熔铸原料，Cr：19.00%，Si：1.00%，S：0.03%，C：0.08%，P:0.045%，Mn：2.00%，Ni：8.00%，其余为Fe，熔铸原料进行熔炼并得到不锈钢铸锭；通过锻造工艺将304不锈钢铸锭制成组织致密度为99.0%的锻态棒料；
2）对锻态棒料进行精车加工，加工后的电极棒为：直径为75mm，长度为650mm，圆度偏差0.003mm，直线度偏差0.05mm/650mm，粗糙度0.899μm；
3）将所得电极棒置于电极棒安装室2内，并对雾化室1内抽真空，待设备真空度达到1×10-3 Pa时充入惰性气体，使腔室内压力为0.13MPa，气氛中氧含量的质量百分数0.01wt%；
4）PREP制粉设备的等离子枪功率为110kW，等离子炬包含钨阴极和铜阳极，电极棒不做电极，等离子体对电极棒端部进行加热，电极棒转速为14000r/min，使端部均匀熔化，雾化液滴在离心力作用下从电极棒端部被甩出并形成液滴，液滴在惰性气体环境中快速冷却成球形颗粒，利用惰性气体保护的粉末收集罐3进行高氮钢粉末的收集工作；
5）在惰性气体保护下，对制得的304不锈钢粉末去夹杂、筛分和包装；
所述的304不锈钢球形粉末平均粒度为145μm。
8.根据权利要求1所述的304不锈钢球形粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）按照304不锈钢所需成分进行配料，按质量百分比，得到熔铸原料，C:0.07%,Mn:2.00%,P:0.045%,Si:0.75%,Cr:18.00%,Ni:8.00%，其余为Fe，通过熔炼工艺得到不锈钢铸锭；通过锻造，将304不锈钢铸锭制成组织致密的锻态棒料；
2）将锻态棒料经过车床和精密数控车床的机械加工，得到符合等离子旋转电极法要求的不锈钢电极棒，不锈钢电极棒的直径为80mm，长度为700mm，圆度偏差0.01mm，直线度偏差0.025mm/700mm，粗糙度1.0μm；
3）将所得电极棒置于电极棒安装室内，并对雾化室内抽真空，待设备真空度达到1.5×10-3 Pa时充入惰性气体，使腔室内压力为0.15MPa，气氛中氧含量的质量百分数0.08wt%；
4）启动PREP制粉设备，利用等离子火炬加热不锈钢电极棒的端面，使其均匀熔化，不锈钢电极棒转速为30000r/min，在雾化室内进行离心雾化制粉；
5）通过粉末收集装置得到超纯净304不锈钢球形粉末，平均粒度为92μm；
6）待粉末完全冷却，在惰性气体的保护下，将所收集粉末去夹杂、筛分；
所述不锈钢电极棒依靠离心力作用形成稳定、连续的熔融液滴，金属液滴在惰性气体气氛中快速冷却形成304不锈钢球形粉末，雾化室通过循环冷却水进行冷却；
所述步骤5）获得的304不锈钢球形粉末球形度为99.3%。
9.根据权利要求1所述的304不锈钢球形粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）按照304不锈钢所需成分进行配料，按质量百分比，得到熔铸原料，C:0.08%,Mn:2.00%,P:0.045%,S:0.03%,Si:1.00%,Cr:20.00%,Ni:8.00%,Cu:1.00%,N:0.10%，其余为Fe，通过熔炼工艺得到不锈钢铸锭；通过锻造，将304不锈钢铸锭制成组织致密的锻态棒料；
2）将锻态棒料经过车床和精密数控车床的机械加工，得到符合等离子旋转电极法要求的不锈钢电极棒，不锈钢电极棒的直径为50mm，长度为200mm，圆度偏差0.05mm，直线度偏差0.1mm/200mm，粗糙度0.8μm；
3）将所得电极棒置于电极棒安装室内，并对雾化室内抽真空，待设备真空度达到1.8×10-3 Pa时充入惰性气体，使腔室内压力为0.10MPa，气氛中氧含量的质量百分数0.09wt%；
4）启动PREP制粉设备，利用等离子火炬加热不锈钢电极棒的端面，使其均匀熔化，不锈钢电极棒转速为10000r/min，在雾化室内进行离心雾化制粉；
5）通过粉末收集装置得到超纯净304不锈钢球形粉末，平均粒度为183μm；
6）待粉末完全冷却，在惰性气体的保护下，将所收集粉末去夹杂、筛分；
所述锻态棒料的致密度大于99%，无明显疏松、缩孔等铸造缺陷；
所述不锈钢电极棒依靠离心力作用形成稳定、连续的熔融液滴，金属液滴在惰性气体气氛中快速冷却形成304不锈钢球形粉末，雾化室通过循环冷却水进行冷却；
所述步骤5）获得的304不锈钢球形粉末球形度为99%。
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