一种金属粉末返回料的循环利用方法技术

本发明专利技术涉及一种金属粉末返回料的循环利用方法，所述金属粉末返回料循环利用方法包括如下步骤：将返回料置于混料机中进行混合，均匀混料成粗粉；采用可挥发高分子材料包套，将粗粉进行包覆，形成粉末包套；将粉末包套置入模腔中，采用200吨压力的压力机，对粉末包套进行模压成型，压制速率为2次/min，返回料被压制成块状；将块状的返回料直接进行熔炼得到成品，无需添加任何母合金或块状散料，实现98%以上的循环利用。所述返回料循环利用方法，可以实现返回料高效循环利用，可不搭配母合金或块状散料，直接进行熔炼，实现超高循环利用率。实现超高循环利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种金属粉末返回料的循环利用方法


[0001]本专利技术涉及一种金属粉末返回料的循环利用方法，属于金属粉末制备


技术介绍

[0002]雾化制粉技术是利用高能雾化介质（水、气），将熔融金属液破碎成细小的液滴，并冷却凝固成固态粉末的过程。雾化粉末在传统粉末冶金、注射成型、激光熔覆、增材制造等各个领域具有广泛应用。不同的应用领域所适用的粉末牌号和粒度范围有所区别，如传统粉末冶金领域，一般使用0
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75μm的粉末；而在注射成型领域，一般使用0
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20μm的粉末；激光熔覆通常使用53
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150μm的粉末；增材制造（即3D打印）通常使用15
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53μm的粉末。而雾化制粉所得到的通粉一般为0
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250μm全粒度段，受限于不同的应用，目标粒度段收得率通常只有20%
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50%，因此，如何对目标粒度段以外的返回料，在不影响最终制备粉末性能的前提下，以低成本高效率的方式循环利用，是雾化制粉领域亟待解决的问题之一。
[0003]对于一种粉末而言，只要不是目标成品的粒度范围段，其他范围段的都称为返回料。例如对3D打印领域，目标成品是15
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53微米，那么0
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15和53
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250μm都是返回料。但是对于激光熔覆，53
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150是成品，那么返回料就是0
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53和150
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250μm。
[0004]目前行业内针对返回料的再利用，现有的方案是返回料与母合金或新配散料进行搭配直接回炉熔炼。
[0005]现有方案存在以下缺点：（1）返回料必须搭配母合金或块状散料才能进行熔炼，导致利用率低，熔炼速度慢：由于返回料是粉末状，磁感应效应很差，无法通过感应加热直接熔化。因此必须搭配至少50%重量比例以上的母合金或块状散料熔炼，令熔炼坩埚中产生熔池后才能熔化粉末，这降低了返回料的利用率，也降低了熔炼的速度和效率；（2）返回料比表面积大，在熔炼中增氧增氮严重，其中氧氮含量是3D打印粉末最重要的性能指标之一，越低越好。但是由于返回料比表面积大，吸氧吸氮严重，因此熔炼过程中钢液增氧增氮严重，尤其是在非真空熔炼制粉中更为明显；（3）返回料搭配母合金或块状散料熔炼过程中存在较大安全隐患：在真空熔炼中，返回料熔化速度慢且易结块搭桥，导致熔炼坩埚内物料产生架空现象，使操作人员误判熔炼温度，带来钢液穿炉、爆炸等安全隐患；综上，开发一种实现高循环利用率、绿色安全、并能改善产品性能的返回料利用方案，具有至关重要的意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术存在的不足，提供一种金属粉末返回料的循环利用方法，可以实现返回料高效循环利用，可不搭配母合金或块状散料，直接进行熔炼，并且可有效控制粉末的氧氮含量，提高熔炼效率和安全性。
[0007]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种金属粉末返回料的循环利用方
法，所述返回料循环利用方法包括如下步骤：（1）将返回料置于混料机中进行混合，均匀混料成返回料；（2）采用可挥发高分子材料包套，将所述返回料进行包覆，形成粉末包套；（3）将所述粉末包套置入模腔中，采用压力机，对粉末包套进行模压成型，返回料被压制成块状；（4）将块状的返回料进行熔炼得到成品。
[0008]进一步的，所述可挥发高分子材料包套的成分包括聚乙烯、聚氯乙烯、硬脂酸锌和石蜡。
[0009]进一步的，按照重量份数计，所述可挥发高分子材料包套的成分包括聚乙烯30
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80份，聚氯乙烯50
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100份，硬脂酸锌0.5
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2份，石蜡0.5
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2份。
[0010]进一步的，所述可挥发高分子材料包套的制备过程为：将聚乙烯、聚氯乙烯、硬脂酸锌和石蜡加入高速混合机中，升温，混料均匀；将高速混合机内混合均匀的物料转至密炼机中进行密炼；密炼后的物料送入挤出机中进行挤出操作；挤出后的物料通过压延机的压延、拉伸、冷却，得到所述的可挥发高分子材料包套。
[0011]进一步的，所述聚乙烯、聚氯乙烯、硬脂酸锌和石蜡在所述高速混合机中升温至60
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85℃，混料时间为10
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15min；所述密炼机中的温度为120
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160℃，密炼时间为10
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30min；所述挤出机的温度为150
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170℃，所述压延机的辊筒温度为155
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175℃。
[0012]进一步的，步骤（1）中，所述混料机的转速为3
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10转/分，均匀混料的时间为0.5
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4小时。
[0013]进一步的，所述可挥发高分子材料包套的厚度为0.1
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1mm，所述可挥发高分子材料包套在粉末包套的质量占比小于1%。
[0014]进一步的，所述可挥发高分子材料包套的厚度为0.3mm，所述可挥发高分子材料包套在粉末包套的质量占比小于0.1%。
[0015]进一步的，步骤（3）中，将粉末包套置入模腔中，采用200吨压力的压力机，对粉末包套进行模压成型，压制速率为2次/min，所述返回料被压制成块状圆柱体、块状长方体或中空厚壁状。
[0016]进一步的，步骤（3）中，所述模腔的直径为30
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100mm，所述模腔的高度为30
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100mm，所述返回料被压制成块状圆柱体。
[0017]本专利技术的有益效果是：1、返回料压块后可不搭配母合金或块状散料，直接进行熔炼，实现98%以上的循环利用，循环利用率极高，由于返回料压块后强度密度较高，致密度均在85%左右，因此磁感应效应比与粉末状的大大增强，可直接进行熔炼；2、采用可挥发高分子材料包套包覆粗粉后进行干法压制，保护模具、便于压制脱模的同时，不会带入水分，也不会带入其他任何杂质，避免对最终粉末产品成分造成污染：传统的模压法一般采用湿法压制，并且需要掺杂粘结剂，与粉末均匀混合后进行压制，而本专利的方法，直接在干燥状态下即可压制粉末，避免带入水分；另一方面，可挥发高分子材料包套覆盖在粉末压块外围，在压制和脱模过程中对模具起润滑和保护作用，也可以避免粉末在压制变形时钻入压杆和模腔的内壁缝隙，造成脱模困难和磨具拉伤；同时，可挥发高分子材料包套在熔炼过程中，受热到100
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200℃即可完全挥发，不会对粉末成分造成污染；
3、返回料压制成块后熔炼，比返回料搭配母合金或块状散料熔炼，最终粉末产品的氧氮含量降低50%以上。同时，返回料压块后，熔炼速度更快且无架桥等安全隐患，200kg投炉的单炉熔炼时间，由2.8
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3.5小时降低至2.2
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2.5小时，这是由于压块单重大、致密度高，相对于松散的粉末而言，磁感应效应更强，因此加热升温速度更快，从而提高了熔炼效率和安全性。
具体实施方式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属粉末返回料循环利用方法，其特征在于，所述返回料循环利用方法包括如下步骤：（1）将返回料置于混料机中进行混合，均匀混料成粗粉；（2）采用可挥发高分子材料包套，将所述粗粉进行包覆，形成粉末包套；（3）将所述粉末包套置入模腔中，采用压力机，对粉末包套进行模压成型，返回料被压制成块状；（4）将块状的返回料进行熔炼得到成品。2.根据权利要求1所述的一种金属粉末返回料循环利用方法，其特征在于，所述可挥发高分子材料包套的成分包括聚乙烯、聚氯乙烯、硬脂酸锌和石蜡。3.根据权利要求2所述的一种金属粉末返回料循环利用方法，其特征在于，按照重量份数计，所述可挥发高分子材料包套的成分包括聚乙烯30
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80份，聚氯乙烯50
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100份，硬脂酸锌0.5
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2份，石蜡0.5
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2份。4.根据权利要求2或3所述的一种金属粉末返回料循环利用方法，其特征在于，所述可挥发高分子材料包套的制备过程为：将聚乙烯、聚氯乙烯、硬脂酸锌和石蜡加入高速混合机中，升温，混料均匀；将高速混合机内混合均匀的物料转至密炼机中进行密炼；密炼后的物料送入挤出机中进行挤出操作；挤出后的物料通过压延机的压延、拉伸、冷却，得到所述的可挥发高分子材料包套。5.根据权利要求4所述的一种金属粉末返回料循环利用方法，其特征在于，所述聚乙烯、聚氯乙烯、硬脂酸锌和石蜡在所述高速混合机中升温至60
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85℃，混料时间为10
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【专利技术属性】
技术研发人员：郑吉祥，高正江，马腾，张飞，陈欣，杨环，殷雷，王伟，
申请(专利权)人：中航迈特粉冶科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：