CN114990383B - 一种提高电极感应熔炼惰性气体雾化粉末细粉收得比例的钛合金及其雾化粉末制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高电极感应熔炼惰性气体雾化粉末细粉收得比例的钛合金，含有按质量百分比的以下元素：Al：4.6～5.4％，V：3.5～4.5％，Fe：1.2～1.5％，余量为Ti和杂质。钛合金雾化粉末制备方法：S1、对钛合金棒进行脱油去脂处理，之后放置于感应线圈中，将熔炼功率升高至60‑70KW；S2、待钛合金即将融化成滴的时候，将惰性气体通过增压舱充入雾化舱，雾化制粉，雾化角度30‑35°，最终制得所需球形钛合金粉。S3、采用NaCl溶液包覆粉碎后的氢化钛粉末，在其表面形隔离层，再对其进行球磨、脱氢，可制备出中粒径为5‑100μm的超细不规则粉末。等离子雾化法中原料的熔化和雾化是同时进行的，这样的模式不仅有效地提高了雾化效率，同时也避免了雾化过程中喷嘴材料混入熔融金属液流中而形成杂质。

Description

一种提高电极感应熔炼惰性气体雾化粉末细粉收得比例的钛 合金及其雾化粉末制备方法
技术领域
本发明涉及一种提高电极感应熔炼惰性气体雾化粉末细粉收得比例的钛合金。
本发明还涉及一种提高电极感应熔炼惰性气体雾化粉末细粉收得比例的钛合金雾化粉末的制备方法。
背景技术
钛合金是3D打印中最常用的金属材料，具有密度小、比强度高、耐热性好、耐蚀性优异、生物相容性好等特点，但由于其导热系数小、弹性模量低、化学性质活泼等原因，传统制造加工钛合金时，加工工艺复杂，材料利用率低，成本较高。
制备球形钛合金粉有熔盐电解、氢化脱氢等方法，但大都还在实验阶段，能够批量化制备球形钛合金粉的方法主要有3种，气雾化法、旋转电极法和等离子球化法，旋转电极和等离子球化法由于很难获取45 μm以下的细粉，因此基本都应用于低端的金属3D打印领域，而高端3D金属打印需要的低氧超细钛合金粉，主要依靠气雾化的方法来制备。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种提高电极感应熔炼惰性气体雾化粉末细粉收得比例的钛合金。
本发明还提供一种提高电极感应熔炼惰性气体雾化粉末细粉收得比例的钛合金的雾化粉末的制备方法。
本发明提供如下技术方案：
一种提高电极感应熔炼惰性气体雾化粉末细粉收得比例的钛合金，含有按质量百分比的以下元素：Al：4.6～5.4％，V：3.5～4.5％，Fe：1.2～1.5％，余量为Ti和杂质。
钛合金粉末颗粒为球形形貌，粒径为5～100μm的钛合金粉末的流动性为11.0～19.0 s/50g。
一种提高电极感应熔炼惰性气体雾化粉末细粉收得比例的钛合金雾化粉末制备方法，包括以下步骤：
S1、对钛合金棒进行脱油去脂处理，之后放置于感应线圈中，将熔炼功率升高至60-70KW；
S2、待钛合金即将融化成滴的时候，将惰性气体通过增压舱充入雾化舱，在一定气体流速下进行雾化制粉，雾化角度30-35°，最终制得所需球形钛合金粉；
S3、采用NaCl溶液包覆粉碎后的氢化钛粉末，在其表面形隔离层，再对其进行球磨、脱氢，可制备出中粒径为5-100μm的超细不规则粉末。
进一步的，所述等离子枪与原料丝材的距离16-19mm，粉末细粉率提高10%。
进一步的，NaCl溶液包覆粉碎后的氢化钛粉末，其表面形成3-5nm的隔离层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：等离子雾化法中原料的熔化和雾化是同时进行的，这样的模式不仅有效地提高了雾化效率，同时也避免了雾化过程中喷嘴材料混入熔融金属液流中而形成杂质。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
图2为雾化角度对一次成粉率的影响曲线图。
图3为本发明50μm以下超细球形钛合金粉的显微形貌图。
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。
请参阅图1-2，本发明的一种提高电极感应熔炼惰性气体雾化粉末细粉收得比例的钛合金， 含有按质量百分比的以下元素：Al：4.6～5.4％，V：3.5～4.5％，Fe：1.2～1.5％，余量为Ti和杂质。
钛合金粉末颗粒为球形形貌，粒径为5～100μm的钛合金粉末的流动性为11.0～19.0 s/50g。
实施例1
一种提高电极感应熔炼惰性气体雾化粉末细粉收得比例的钛合金雾化粉末制备方法，包括以下步骤：
S1、对钛合金棒进行脱油去脂处理，之后放置于感应线圈中，将熔炼功率升高至60KW；
S2、待钛合金即将融化成滴的时候，将惰性气体通过增压舱充入雾化舱，在一定气体流速下进行雾化制粉，雾化角度30°，最终制得所需球形钛合金粉；
S3、采用NaCl溶液包覆粉碎后的氢化钛粉末，在其表面形隔离层，再对其进行球磨、脱氢，可制备出中粒径为5-100μm的超细不规则粉末。
实施例2
一种提高电极感应熔炼惰性气体雾化粉末细粉收得比例的钛合金雾化粉末制备方法，包括以下步骤：
S1、对钛合金棒进行脱油去脂处理，之后放置于感应线圈中，将熔炼功率升高至65KW；
S2、待钛合金即将融化成滴的时候，将惰性气体通过增压舱充入雾化舱，在一定气体流速下进行雾化制粉，雾化角度33°，最终制得所需球形钛合金粉；
S3、采用NaCl溶液包覆粉碎后的氢化钛粉末，在其表面形隔离层，再对其进行球磨、脱氢，可制备出中粒径为5-100μm的超细不规则粉末。
实施例3
一种提高电极感应熔炼惰性气体雾化粉末细粉收得比例的钛合金雾化粉末制备方法，包括以下步骤：
S1、对钛合金棒进行脱油去脂处理，之后放置于感应线圈中，将熔炼功率升高至70KW；
S2、待钛合金即将融化成滴的时候，将惰性气体通过增压舱充入雾化舱，在一定气体流速下进行雾化制粉，雾化角度35°，最终制得所需球形钛合金粉；
S3、采用NaCl溶液包覆粉碎后的氢化钛粉末，在其表面形隔离层，再对其进行球磨、脱氢，可制备出中粒径为5-100μm的超细不规则粉末。
等离子枪与原料丝材的距离16-19mm，粉末细粉率提高10%。
NaCl溶液包覆粉碎后的氢化钛粉末，其表面形成3-5nm的隔离层。虽然微量增加了钛粉中的氧含量，但成功抑制了脱氢过程中因加热而导致的粉末长大，有效减小了粉末的粒径大小。
雾化角度过大或者过小，都不能达到最佳的雾化效果，只有当雾化角度在30-35°附近时，气流场达到最佳的平衡，雾化效率最高，达到80%左右。
合理设置工艺参数将功率参数设置在60-70KW，可以让粉末平均粒径降至100μm以下，同时能减少粉末中的卫星粉比率，提高粉末的球形度，粉末球形度达98%以上，粉末中氧、氮、氢杂质含量有所降低。
采用电极感应线圈加热熔化合金棒材，再利用高速惰性气体雾化粉碎合
金液流制备合金粉末的方法。相比于采用水冷铜坩埚熔化，电极感应熔炼能避免熔化过程中合金与坩埚和导流管的接触，从而能有效减少制备过程中杂质的渗入，提高雾化粉末的纯度。
等离子雾化法中原料的熔化和雾化是同时进行的，这样的模式不仅有效地提高了雾化效率，同时也避免了雾化过程中喷嘴材料混入熔融金属液流
中而形成杂质。图3所示，等离子体雾化法制备的钛合金粉末粒径分布较窄，50μm以下粉末约占65-70%，细粉收得率极高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种提高电极感应熔炼惰性气体雾化粉末细粉收得比例的钛合金雾化粉末制备方法，其特征在于，钛合金含有按质量百分比的以下元素：Al：4.6～5.4％，V：3.5～4.5％，Fe：1.2～1.5％，余量为Ti和杂质，制备方法包括以下步骤：
S1、对钛合金棒进行脱油去脂处理，之后放置于感应线圈中，将熔炼功率升高至60-70KW；
S2、待钛合金即将融化成滴的时候，将惰性气体通过增压舱充入雾化舱，在一定气体流速下进行雾化制粉，雾化角度30-35°，制得所需球形钛合金粉；
S3、采用NaCl溶液包覆粉碎后的氢化钛粉末，在其表面形成隔离层，再对其进行球磨、脱氢，可制备出中粒径为5-100μm的超细不规则粉末。
2.根据权利要求1所述的一种提高电极感应熔炼惰性气体雾化粉末细粉收得比例的钛合金雾化粉末制备方法，其特征在于：钛合金粉末颗粒为球形形貌，粒径为5～100μm的钛合金粉末的流动性为11.0～19.0 s/50g。
3.根据权利要求1所述的一种提高电极感应熔炼惰性气体雾化粉末细粉收得比例的钛合金雾化粉末制备方法，其特征在于：雾化舱内的等离子枪与原料丝材的距离16-19mm。
4.根据权利要求1所述的一种提高电极感应熔炼惰性气体雾化粉末细粉收得比例的钛合金雾化粉末制备方法，其特征在于：NaCl溶液包覆粉碎后的氢化钛粉末，其表面形成3-5nm的隔离层。
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