CN114713833B - 基于原位还原的球形钨基复合粉末及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于原位还原的球形钨基复合粉末及其制备方法，将氧化钨、第二相粒子、还原促进剂、成型剂以91.5%~98.6%、0.1%~0.5%、1.0%~5.0%、0.3%~3.0%的质量百分数加入球磨罐中进行球磨，得到混合浆料；对混合浆料进行喷雾造粒，得到球形混合颗粒；对球形混合颗粒进行筛分；将筛分后的球形混合颗粒放入氢气炉中，进行原位还原，得到复合粉末；将复合粉末送入等离子体反应装置，进行瞬时高温烧结，获得球形钨基复合粉末。本发明基于原位还原的球形钨基复合粉末及其制备方法实现了球形度高的钨基复合粉末中稀土氧化物或碳化物的均匀分布，制得的球形复合粉末的松装密度高、流动性好。
Description
技术领域
本发明属于新材料技术领域，涉及基于原位还原的球形钨基复合粉末及其制备方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
钨具有熔点高、屏蔽性能好等优点，在航空航天、核电等领域具有广泛的应用。但是钨是体心立方结构元素，纯钨韧性低，易发生低温脆性、回复再结晶脆性和辐照脆性等现象，限制了其作为结构-功能一体化材料的应用。钨合金中掺杂氧化物、碳化物等第二相分布于钨晶粒内和晶界处，抑制钨晶粒长大并细化晶粒、阻碍位错运动，且强化晶界间的结合力，降低韧脆转变温度，显著改善钨基复合材料的综合性能。此外，3D打印技术的持续发展已能够实现难熔钨基复杂零部件的制备。但是，制约3D打印难熔钨基材料推广与应用的关键在于优质性能的球形钨基复合粉末的制备。
3D打印对粉末成分的分布均匀性、粒度分布范围、松装密度和流动性等均有较高的要求。目前，3D打印粉末的常用制备方法有：雾化法、等离子球化法、旋转电极转化法。其中，等离子球化法一般用于球形纯钨粉的制备。若采用等离子球化法制备钨基复合粉末，则会出现球形度差、分布不均匀、粒度不一的问题，这是由于，原料钨粉多采用传统制备方法，制备过程中易形成团聚颗粒，造成钨粉的分布不均、粒度不一的问题，进而在等离子球化的过程中，加剧了钨粉与其他元素的分布不均、粒度不一的问题，造成形成的终产物中存在大量的未完全球化的粉末、且分布不均、粒度不均一的问题。同时，等离子球化法制备钨基复合粉末的过程还存在产量低、离子球化功率要求高、整体制备成本高的问题。
团聚造粒结合过筛等工序有利于实现球形粉末粒度的控制。为了实现钨基粉末粒度分布的控制，中国专利CN106216705B对高纯单质金属纳米粉末进行团聚造粒，得到较高密度的微米级单质金属粉末；随后对造粒后微米级单质金属粉末进行热处理，通过脱胶和致密化固结作用，获得粒度、球形度、流动性和氧含量满足3D打印要求的单质金属粉末颗粒。该专利球化后的球形粉末的孔隙度高，3D打印过程中所需的能量要求高，不适合制备难熔金属粉末的球形粉末。中国专利CN111097919A以难熔金属氢化物粉末、难熔金属单质粉末共同作为难熔合金原料粉末，加入溶剂、粘结剂混合获得浆料，造粒，并将球形粉体置于等离子球化制粉装置中，于氩气+氢气混合气氛下进行球化，即得多组元复杂成分难熔合金球形粉末。该专利造粒后所获得的颗粒主要由粘结剂粘在一起，在球化过程中容易被大气流冲散，使球化效果降低，并且制备成本高。中国专利CN107931622A将难熔材料原料粉末和粘结剂混合均匀，然后进行造粒，得到预制团粒；将预制团粒进行真空烧结或氢气气氛保护烧结，得到预制团粒坯体；将预制团粒坯体装入等离子体设备的定量送粉装置中，所述预制团粒坯体在气体作用下通过输送管道送入等离子体发生装置的高温区中，熔化收缩生成致密球体，然后落入收集罐中，得到难熔材料球形粉末。但是该专利粘结剂的比例过高，较大比例的粘结剂使难熔金属粉末团粒坯体在后续工艺中破碎化程度高，其附图2中可以看到明显的破碎小颗粒，影响后续等离子球化过程。上述的方法基本以金属粉末为原料，成本较高，且复合粉末中各成分分布均匀性均较差，不利于高性能3D打印材料的制备。
综合上述，亟待一种解决球形钨基复合粉末的粒度及成分的分布均匀性问题的技术手段，实现球形度高的钨基复合粉末中稀土氧化物或碳化物的均匀分布。
发明内容
为了达到上述目的，本发明提供原位还原的球形钨基复合粉末及其制备方法，实现球形度高的钨基复合粉末中稀土氧化物或碳化物的均匀分布，解决了现有技术中存在的球形钨基复合粉末的粒度及成分的分布均匀性问题。
本发明所采用的技术方案是，基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法，包括以下步骤：
S1：将氧化钨、第二相粒子、还原促进剂、成型剂以91.5%~98.6%、0.1%~0.5%、1.0%~5.0%、0.3%~3.0%的质量百分数加入球磨罐中进行球磨5h~40h，得到混合浆料；
S2：对S1所得到的混合浆料进行喷雾造粒，得到球形混合颗粒；
S3：对S2所获得的球形混合颗粒进行筛分，筛分为-40目~+500目；
S4：将S3筛分后的球形混合颗粒放入氢气炉中，升温至800℃~1200℃，进行原位还原0.5h~3h，得到复合粉末；
S5：将S4所获得的复合粉末以50g/min~200g/min速度送入等离子体反应装置，在等离子焰流中进行瞬时高温烧结，等离子体焰流中心温度为10000 K~13000K，获得球形钨基复合粉末。
进一步地，S1中，第二相粒子包括：镧系金属氧化物或碳化物中的任一种或几种；还原促进剂包括：炭黑、淀粉、葡萄糖、蔗糖中的任一种或几种；所述成型剂包括：聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯、石蜡、硬脂酸中的任一种或几种。
更进一步地，镧系金属氧化物包括：氧化钇、氧化铈、氧化镧、氧化镥的任一种或几种；碳化物包括：碳化锆、碳化钛、碳化钽、碳化铌的任一种或几种。
进一步地，S1中，球磨的工艺参数为：球料比为（3~10）：1，球磨转速为60r/min~300r/min。
进一步地，S2中，喷雾造粒采用离心/压力式喷雾干燥器，进气温度为140℃~240℃，出气温度为110℃~140℃，空气流量为60m3/min~120m3/min，进液速率为3kg/min~6kg/min。
进一步地，S4中，升温的升温速率是5℃/min~10℃/min。
进一步地，S4中，原位还原过程中氢气的流量为3L/min~20L/min。
进一步地，S5中，瞬时高温烧结的工艺参数具体为：氢气载气流量为60slpm～120slpm，氩气保护流量为60slpm～120slpm，等离子体反应装置功率为20kw~200kw。
本发明的另一发明目的，在于提供一种基于原位还原的球形钨基复合粉末，根据上述基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法制备而成。
本发明的有益效果是：
（1）本发明实施例采用氧化钨、第二相粒子为原料，各原料混合后，经高能球磨，混合物中氧化钨粒度细小，达到纳米级别；混合浆料经喷雾造粒获得球形混合颗粒；球形混合颗粒经原位还原，氧化钨转化为钨，且原位转化过程中形核-结晶会促使相邻晶粒之间产生烧结颈，在较低粘结剂的条件下使合金保持较好的球形颗粒且具有一定的强度；原位还原得到的复合粉末采用高温瞬时烧结，得到球形钨基复合粉末，采用的时间更短，成本更低。
（2）本发明通过高能球磨实现结合喷雾造粒工艺实现各组分的均匀分布并延续至后续的产品中，使最终产品的各成分分布均匀，喷雾造粒获得的球形混合颗粒通过筛分实现粒度范围的可控，筛分后的球形混合颗粒的原位反应烧结及其后续的瞬时高温烧结处理使复合粉末的致密化显著提升，从而使得制得的球形复合粉末的松装密度高、流动性好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例喷雾造粒所获得团粒的形貌图。
图2是本发明实施例团粒原位高温还原后的形貌图。
图3是本发明实施例瞬时高温烧结后粉末的形貌图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法，包括以下步骤：
S1：将氧化钨、第二相粒子、还原促进剂、成型剂以91.5%~98.6%、0.1%~0.5%、1.0%~5.0%、0.3%~3.0%的质量百分数与研磨介质共同加入球磨罐中进行球磨，球磨时间为5h~40h，球料比为3:1-10:1，球磨转速为60r/min~300r/min，得到混合浆料；
其中，第二相粒子包括：镧系金属氧化物或碳化物中的任一种或几种；
还原促进剂包括：炭黑、淀粉、葡萄糖、蔗糖中的任一种或几种；
成型剂包括：聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯、石蜡、硬脂酸中的任一种或几种；利于后续窄粒度的球形团聚颗粒制备；
镧系金属氧化物包括：氧化钇、氧化铈、氧化镧、氧化镥的任一种或几种；
碳化物包括：碳化锆、碳化钛、碳化钽、碳化铌的任一种或几种。
本步骤的目的在于：将氧化钨和第二相粒子、添加剂（还原促进剂、成型剂）球磨混合，进一步提高各原料间的均匀混合程度，第二相粒子和添加剂均匀分布于钨晶粒内和晶界处，抑制钨晶粒长大并细化晶粒、阻碍位错运动，且强化晶界间的结合力，降低韧脆转变温度，显著改善产物的综合性能。
同时由于第二相粒子为脆性物质，其在球磨混合过程中，一方面可降低氧化钨的粒度，另一方面极易破碎成纳米/超细粉末，从而使得氧化钨和第二相粒子的粒度同时降低。此外，由于第二相粒子在球磨过程中极易破碎成纳米/超细粉末，这些纳米/超细晶粒在后续原位还原的形核-结晶过程中，各晶粒间易产生大量烧结颈，这些大量的烧结颈的存在，使原位还原的产物在低粘结剂的条件下仍保持较好的球形形状，并且产物仍具有一定的强度。
S2：将S1所得到的混合浆料转入喷雾塔的混料器中并进行喷雾造粒，得到球形混合颗粒（氧化钨-第二相粒子-添加剂均匀分布的球形混合颗粒）。喷雾造粒采用离心/压力式喷雾干燥器，进气温度为140℃~240℃，出气温度为110℃~140℃，空气流量为60m3/min~120m3/min，进液速率为3kg/min~6kg/min。
S3：将S2所获得的球形混合颗粒进行筛分，根据球化后复合钨粉不同粒度要求，筛分目数为-40目~+500目。
筛分的目的是窄化粒度。并且由于球形混合颗粒中钨晶粒发生了固相扩散，使其具有较好的强度，使得筛分过程中不会使球粒发生破碎现象。
S4：将S3筛分后的球形混合颗粒放入氢气炉中，进行原位还原，反应温度为800℃~1200℃，升温速率是5℃/min~10℃/min，反应时间为0.5h~3h，氢气流量为3L/min~20L/min，得到复合粉末，即钨-第二相粒子复合球形多孔粉末。
本步骤在800℃-1200℃的温度下，进行完全的原位还原，这是由于本步骤筛分后的球形混合颗粒在S1球磨过程中受到活化，本步骤原位还原反应的方程式为：；
氢气流量为3L/min~20L/min，氢气流量过小会反应不完全，氢气流量过大，反应过于剧烈水气排出量大，颗粒不能正常还原收缩导致破裂，且造成气体浪费。
S5：采用送粉器将S4所获得的复合粉末以50g/min~200g/min速度送入等离子体反应装置（送料速度过快，则致密化过程不完全，孔隙度仍较多，送料速度过慢，成本太高），在等离子焰流中进行瞬时高温烧结，等离子体焰流中心温度为10000 K~13000K，获得粒度范围分布可控、流动性好、松装密度高的球形钨基复合粉末（钨-稀土氧化物/碳化物复合球形粉末）。
氢气载气流量为60slpm～120slpm，氩气保护流量为60slpm～120slpm，等离子体反应装置功率为20~200kw。氢气和氩气通过气管通入，其中氢气作为载气，带着复合粉末进入等离子反应区，而氩气作为保护气体，保护粉末不被氧化。如果只通入氢气，则周围的气氛中会含有氧，使粉末氧化。
本步骤等离子体反应装置具体由电源，等离子枪、送料系统和喷嘴组成。
本步骤产物的粒度范围是15μm~45μm，或者根据客户的需求进行定制。粒度测试采用激光粒度分布测试仪。流动性的测试采用霍尔流量计进行测定，本步骤产物的流动性为7.2-9.0s/50g。松装密度的测试采用霍尔流量计进行，本步骤产物的松装密度的范围为7.5-10.5g/cm3。
实施例1
基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法，包括以下步骤：
（1）将氧化钨、氧化钇、炭黑、聚乙烯醇以96.0%、0.3%、2.0%、1.7%的质量百分数与研磨介质共同加入球磨罐中，球料比为3：1，球磨转速为60r/min，进行球磨5h，得到混合浆料；
（2）对（1）所得到的混合浆料进行喷雾造粒，喷雾造粒采用离心/压力式喷雾干燥器，进气温度为140℃，出气温度为110℃，空气流量为60m3/min、进液速率为3kg/min，得到球形混合颗粒；
（3）对（2）所获得的球形混合颗粒进行筛分，筛分目数为-270目~+500目；
（4）将（3）筛分后的球形混合颗粒放入氢气炉中，以5℃/min的升温速率升温至800℃，进行原位还原0.5h，原位还原过程中氢气的流量为3L/min，得到复合粉末；
（5）采用送粉器将（4）所获得的复合粉末以50g/min速度送入等离子体反应装置，在等离子焰流中进行瞬时高温烧结，等离子体焰流中心温度10000 K，氢气载气流量为60slpm，氩气保护流量为60slpm，等离子体功率为20，获得球形钨基复合粉末。
本实施例获得的球形钨基复合粉末的粒度范围是15μm~45μm，流动性为12s/50g，松装密度的范围为9.1g/cm3。
实施例2
基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法，包括以下步骤：
（1）将氧化钨、氧化铈、淀粉、聚乙二醇以96.0%、0.3%、2.0%、1.7%的质量百分数与研磨介质共同加入球磨罐中，球料比为10：1，球磨转速为300r/min，进行球磨40h，得到混合浆料；
（2）对（1）所得到的混合浆料进行喷雾造粒，喷雾造粒采用离心/压力式喷雾干燥器，进气温度为240℃，出气温度为140℃，空气流量为120m3/min、进液速率为6kg/min，得到球形混合颗粒；
（3）对（2）所获得的球形混合颗粒进行筛分，筛分目数为-270目~+500目；
（4）将（3）筛分后的球形混合颗粒放入氢气炉中，以10℃/min的升温速率升温至1200℃，进行原位还原3h，原位还原过程中氢气的流量为20L/min，得到复合粉末；
（5）采用送粉器将（4）所获得的复合粉末以200g/min速度送入等离子体反应装置，在等离子焰流中进行瞬时高温烧结，等离子体焰流中心温度12000K，氢气载气流量为120slpm，氩气保护流量为120slpm，等离子体反应装置功率为200kw，获得球形钨基复合粉末。
本实施例获得的球形钨基复合粉末的粒度范围是15μm~45μm，流动性为9.6s/50g，松装密度的范围为9.5g/cm3。
实施例3
基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法，包括以下步骤：
（1）将氧化钨、氧化镧、葡萄糖、聚乙烯以96.0%、0.3%、2.0%、1.7%的质量百分数与研磨介质共同加入球磨罐中，球料比为6.5：1，球磨转速为180r/min，进行球磨22.5h，得到混合浆料；
（2）对（1）所得到的混合浆料进行喷雾造粒，喷雾造粒采用离心/压力式喷雾干燥器，进气温度为190℃，出气温度为125℃，空气流量为90m3/min、进液速率为4.5kg/min，得到球形混合颗粒，其形貌如图1所示，球形混合颗粒的球形规整度好，放大倍数观看，球形混合颗粒的表面均匀分布孔隙，这种形貌对于后续产物的有益于后续的均匀致密化；
（3）对（2）所获得的球形混合颗粒进行筛分，筛分目数为-270目~+500目；
（4）将（3）筛分后的球形混合颗粒放入氢气炉中，以7.5℃/min的升温速率升温至1000℃，进行原位还原1.75h，原位还原过程中氢气的流量为12L/min，得到复合粉末，其微观形貌如图2所示，复合粉末保持球形形貌，球形规整度高，其尺寸较（2）所得的球形混合颗粒减小，致密度得到有效提高，复合粉末强度得到一定增加，利用后续等离子高温瞬时烧结过程中颗粒球形度的保持；图2上的小图为复合粉末截面的低倍照片，从照片中可以明显看出，所得到的球形粉末的发生一定程度的烧结，但仍存在较多孔隙；
（5）采用送粉器将（4）所获得的复合粉末以125g/min速度送入等离子体反应装置，在等离子焰流中进行瞬时高温烧结，等离子体焰流中心温度11000 K，氢气载气流量为90slpm，氩气保护流量为90slpm，等离子体反应装置功率为110kw，获得球形钨基复合粉末，其微观形貌如图3所示，球形钨基复合粉末保持规整的球形形态，基本达到全致密的状态，显著提高粉末的流动性和松装密度。图3上的小图为复合粉末截面的低倍照片，从照片中可以明显看出，所得到的球形粉末的致密度高。
本实施例获得的球形钨基复合粉末的粒度范围是15μm~45μm，流动性为9s/50g，松装密度的范围为9.8g/cm3。
实施例4
基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法，包括以下步骤：
（1）将氧化钨、氧化镥、蔗糖、石蜡以96.0%、0.3%、2.0%、1.7%的质量百分数与研磨介质共同加入球磨罐中，球料比为4：1，球磨转速为120r/min，进行球磨14h，得到混合浆料；
（2）对（1）所得到的混合浆料进行喷雾造粒，喷雾造粒采用离心/压力式喷雾干燥器，进气温度为165℃，出气温度为115℃，空气流量为75m3/min、进液速率为4kg/min，得到球形混合颗粒；
（3）对（2）所获得的球形混合颗粒进行筛分，筛分目数为-270目~+500目；
（4）将（3）筛分后的球形混合颗粒放入氢气炉中，以6℃/min的升温速率升温至900℃，进行原位还原1h，原位还原过程中氢气的流量为8L/min，得到复合粉末；
（5）采用送粉器将（4）所获得的复合粉末以80g/min速度送入等离子体反应装置，在等离子焰流中进行瞬时高温烧结，等离子体焰流中心温度13000K，氢气载气流量为70slpm，氩气保护流量为70slpm，等离子体反应装置功率为70kw，获得球形钨基复合粉末。
本实施例获得的球形钨基复合粉末的粒度范围是15μm~45μm，流动性为10s/50g，松装密度的范围为9.3g/cm3。
实施例5
基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法，包括以下步骤：
（1）将氧化钨、碳化锆、炭黑、葡萄糖、硬脂酸以96.0%、0.3%、1.0%、1.0%、1.7%的质量百分数与研磨介质共同加入球磨罐中，球料比为9：1，球磨转速为240r/min，进行球磨30h，得到混合浆料；
（2）对（1）所得到的混合浆料进行喷雾造粒，喷雾造粒采用离心/压力式喷雾干燥器，进气温度为220℃，出气温度为130℃，空气流量为105m3/min、进液速率为5kg/min，得到球形混合颗粒；
（3）对（2）所获得的球形混合颗粒进行筛分，筛分目数为-270目~+500目；
（4）将（3）筛分后的球形混合颗粒放入氢气炉中，以9℃/min的升温速率升温至1100℃，进行原位还原2h，原位还原过程中氢气的流量为16L/min，得到复合粉末；
（5）采用送粉器将（4）所获得的复合粉末以160g/min速度送入等离子体反应装置，在等离子焰流中进行瞬时高温烧结，等离子体焰流中心温度11000 K，氢气载气流量为105slpm，氩气保护流量为105slpm，等离子体反应装置功率为160kw，获得球形钨基复合粉末。
本实施例获得的球形钨基复合粉末的粒度范围是15μm~45μm，流动性为9.8s/50g，松装密度的范围为9.2g/cm3。
实施例6
基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法，包括以下步骤：
（1）将氧化钨、碳化钛、蔗糖、聚乙烯醇、聚乙二醇96.0%、0.3%、2.0%、1.0%、0.7%的质量百分数与研磨介质共同加入球磨罐中，球料比为6：1，球磨转速为150r/min，进行球磨24h，得到混合浆料；
（2）对（1）所得到的混合浆料进行喷雾造粒，喷雾造粒采用离心/压力式喷雾干燥器，进气温度为160℃，出气温度为115℃，空气流量为112m3/min、进液速率为3.8kg/min，得到球形混合颗粒；
（3）对（2）所获得的球形混合颗粒进行筛分，筛分目数为-270目~+500目；
（4）将（3）筛分后的球形混合颗粒放入氢气炉中，以7.5℃/min的升温速率升温至1150℃，进行原位还原2.5h，原位还原过程中氢气的流量为18L/min，得到复合粉末；
（5）采用送粉器将（4）所获得的复合粉末以180g/min速度送入等离子体反应装置，在等离子焰流中进行瞬时高温烧结，等离子体焰流中心温度12000 K，氢气载气流量为100slpm，氩气保护流量为100slpm，等离子体反应装置功率为180kw，获得球形钨基复合粉末。
本实施例获得的球形钨基复合粉末的粒度范围是15μm~45μm，流动性为10s/50g，松装密度的范围为9.6g/cm3。
实施例7
基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法：
除（1）中第二相粒子为碳化钽；
其余均与实施例3相同。
本实施例获得的球形钨基复合粉末的粒度范围是15μm~45μm，流动性为10s/50g，松装密度的范围为8.2g/cm3。
实施例8
基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法：
除（1）中第二相粒子为碳化铌；
其余均与实施例3相同。
本实施例获得的球形钨基复合粉末的粒度范围是15μm~45μm，流动性为10s/50g，松装密度的范围为8.3g/cm3。
实施例9
基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法：
除（1）中第二相粒子为氧化钇、氧化铈，氧化钇、氧化铈的质量比为1:1；
其余均与实施例3相同。
本实施例获得的球形钨基复合粉末的粒度范围是15μm~45μm，流动性为9s/50g，松装密度的范围为8.7g/cm3。
实施例10
基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法：
除（1）中第二相粒子为碳化钛、碳化钽，碳化钛、碳化钽的质量比为1:2；
其余均与实施例3相同。
本实施例获得的球形钨基复合粉末的粒度范围是15μm~45μm，流动性为8s/50g，松装密度的范围为9.1g/cm3。
实施例11
基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法，包括以下步骤：
除（1）中氧化钨、氧化镧、葡萄糖、聚乙烯的质量百分数为91.5%、0.5%、5%、3%；其余均与实施例3相同。
本实施例获得的球形钨基复合粉末的粒度范围是15μm~45μm，流动性为8.3s/50g，松装密度为9.0g/cm3。
实施例12
基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法，包括以下步骤：
除（1）中氧化钨、氧化镧、葡萄糖、聚乙烯的质量百分数为94%、0.2%、3.3%、2.5%；其余均与实施例3相同。
本实施例获得的球形钨基复合粉末的粒度范围是15μm~45μm，流动性为8.5s/50g，松装密度为9.2g/cm3。
实施例13
基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法，包括以下步骤：
除（1）中氧化钨、氧化镧、葡萄糖、聚乙烯的质量百分数为97.5%、0.4%、1.5%、0.6%；其余均与实施例3相同。
本实施例获得的球形钨基复合粉末的粒度范围是15μm~45μm，流动性为8.8s/50g，松装密度为9.3g/cm3。
实施例14
基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法，包括以下步骤：
除（1）中氧化钨、氧化镧、葡萄糖、聚乙烯的质量百分数为98.6%、0.1%、1%、0.3%；其余均与实施例3相同。
本实施例获得的球形钨基复合粉末的粒度范围是15μm~45μm，流动性为9.2s/50g，松装密度为9.2g/cm3。
实施例15
基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法，包括以下步骤：
除（3）中筛分目数为-40目~+500目；其余均与实施例3相同。
本实施例获得的球形钨基复合粉末的粒度范围是为-40目~+500目，流动性为8.6s/50g，松装密度为9.3g/cm3。
实施例16
基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法，包括以下步骤：
除（3）中筛分目数为-200目~+500目；其余均与实施例3相同。
本实施例获得的球形钨基复合粉末的粒度范围是为-40目~+500目，流动性为10.2s/50g，松装密度为9.2g/cm3。
实施例17
基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法，包括以下步骤：
除（3）中筛分目数为-300目~+500目；其余均与实施例3相同。
本实施例获得的球形钨基复合粉末的粒度范围是为-40目~+500目，流动性为9.8s/50g，松装密度为8.9g/cm3。
对比例1
将氧化钨、葡萄糖、聚乙烯以96.0%、2.0%、1.7%的质量百分数与研磨介质共同加入球磨罐中；其余均与实施例3相同。
本对比例获得的球形钨基复合粉末的粒度范围是15μm~45μm，流动性为11s/50g，松装密度的范围为8.0g/cm3。该对比例没有加入稀土氧化钨，原位还原过程中W粉粒径会粗化，影响后续粉末的流动性和松装密度。
对比例2
将氧化钨、氧化镧、聚乙烯以96.0%、2.0%、1.7%的质量百分数与研磨介质共同加入球磨罐中；其余均与实施例3相同。
本对比例获得的球形钨基复合粉末的粒度范围是15μm~45μm，流动性为11s/50g，松装密度的范围为7.9g/cm3。该对比例没有加入葡萄糖，无法实现原位还原过程，使粉末还原不彻底，影响后续粉末的流动性和松装密度。
对比例3
常规等离子球化法制备钨基复合粉末的过程，筛选-120~+200目粗颗粒氧化钨，在氢气条件下直接还原为钨粉，由于还原钨粉存在大量团聚，需经过破碎筛分得到粒度10μm~53μm粒度钨粉，再按实施例3相同等离子球化参数，得到球形钨基粉末，本对比例获得的钨基复合粉末的粒度范围是5μm~40μm，流动性为13s/50g，松装密度的范围为7.6g/cm3。直接采用粗钨粉因其高熔点的特性使球化困难，所得粉末的球化率低，影响后续粉末的流动性和松装密度。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将氧化钨、第二相粒子、还原促进剂、成型剂以91.5％～98.6％、0.1％～0.5％、1.0％～5.0％、0.3％～3.0％的质量百分数加入球磨罐中进行球磨5h～40h，得到混合浆料，所述球磨的工艺参数为：球料比为(3～10)：1，球磨转速为60r/min～300r/min；
其中，所述第二相粒子包括：镧系金属氧化物或碳化物中的任一种或几种；所述还原促进剂包括：炭黑、淀粉、蔗糖中的任一种或几种；所述成型剂包括：聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯、石蜡、硬脂酸中的任一种或几种；
其中，所述镧系金属氧化物包括：氧化钇、氧化铈、氧化镧、氧化镥的任一种或几种；所述碳化物包括：碳化锆、碳化钛、碳化钽、碳化铌的任一种或几种；
S2：对S1所得到的混合浆料进行喷雾造粒，得到球形混合颗粒，所述喷雾造粒采用离心/压力式喷雾干燥器，进气温度为140℃～240℃，出气温度为110℃～140℃，空气流量为60m3/min～120m3/min，进液速率为3kg/min～6kg/min；
S3：对S2所获得的球形混合颗粒进行筛分，筛分为-40目～+500目；
S4：将S3筛分后的球形混合颗粒放入氢气炉中，升温至800℃～1200℃，升温速率为5℃/min～10℃/min，进行原位还原0.5h～3h，得到复合粉末；所述原位还原过程中氢气的流量为3L/min～20L/min；
S5：将S4所获得的复合粉末以50g/min～200g/min速度送入等离子体反应装置，在等离子焰流中进行瞬时高温烧结，等离子体焰流中心温度为10000K～13000K，获得球形钨基复合粉末；所述瞬时高温烧结的工艺参数具体为：氢气载气流量为60slpm～120slpm，氩气保护流量为60slpm～120slpm，等离子体反应装置功率为20kw～200kw。
2.基于原位还原的球形钨基复合粉末，如权利要求1所述的基于原位还原的球形钨基复合粉末的制备方法制备而成。
Priority Applications (1)
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