一种低松装密度的高速钢粉末制备方法技术

本发明专利技术提供了一种低松装密度的高速钢粉末制备方法，属于合金粉末制备技术领域，包括以下步骤：步骤1：在高纯惰性气体仓中，半导体激光器采用透镜聚焦的方式进行激光聚焦，高速钢原料粗粉在激光焦点处熔化成钢液滴，钢液滴经去离子水喷射，形成雾化液滴，雾化液滴冷却后形成低松装密度粉体材料；步骤2：低松装密度粉体材料经过真空干燥后进入封闭式退火设备，退火处理后得到低硬度低松装密度高速钢粉末。本发明专利技术利用半导体激光作为热源，粗粉为原料，在去离子水作用下，对粗粉加热融化然后雾化形成低松装密度粉体材料，经干燥、退火处理后得到松装密度低于2.5g/cm3的高速钢粉末，可以做到24小时连续工作，且增氧不大于800ppm。且增氧不大于800ppm。且增氧不大于800ppm。

【技术实现步骤摘要】
一种低松装密度的高速钢粉末制备方法


[0001]本专利技术属于合金粉末制备
，特别涉及一种低松装密度的高速钢粉末制备方法。

技术介绍

[0002]合金粉末制备主要分为机械法与化学法，其中机械法分为球磨法与雾化法，化学法又分为羰基法与化学沉积法，在这些方法中雾化法制备的粉末生产效率高，环境污染少，目前是合金粉末的主要生产工艺。在粉末冶金工业中，润滑材料占有很大比重，例如铜基含油轴承。利用粉末冶金技术烧结含油零件的关键因素是烧结体具备足够多的孔洞，如果想要烧结体呈现多孔特性，其坯料必然密度低，压坯密度与粉末松装密度联系紧密。所以烧结含油零件需要的粉末松装密度要低，一般烧结含油零件的粉末松装密度小于2.5g/cm3，同时使用粒度较细，这样给粉末生产带来较大难度。传统低松装密度粉末以化学法生产为主，例如羰基铁粉，化学法利用氧化还原反应，进行粉末生产，其松装密度基本满足要求，但是只能生产单质粉，目前生产含有轴承的单质铜粉多为此工艺制备。
[0003]随着我国市场经济的巨大发展，特别是汽车行业的巨大市场，汽车零配件领域材料、工艺都在飞速进步，原先采用纯铁粉压制烧结成型的活塞环等含有摩擦零件逐渐开始使用更加抗磨的高速钢材料，制备含油高速钢活塞环就成为汽车发动机发展的一个研发重点。制备含油高速钢零件，对于制粉工艺来说就是需要制备低松装密度的高速钢粉末，该种粉末松装密度低，同时硬度低，氧含量低、压制方便杂质少。申请公布号CN111906322A的中国专利技术专利公开一种低松装密度水雾化铁粉的制备方法，包括冶炼、精炼、雾化烘干和高温还原步骤，以普碳钢废钢、生铁为原料，进过冶炼、精炼过程，结合高温还原工艺，对粉末的成分进行不断调整，经水雾化得到的铁粉，松装密度低，铁粉纯度较高，成型性好，适用于粉末冶金零件的生产。但是，该专利需要使用熔融金属容器，该容器需耐1700℃左右的高温，需要使用特殊耐材，由于耐材寿命有限，所以无法做到长时间的连续工作。且熔炼环节实际上是在大气环境中进行的，后续雾化过程中采用惰性气体，整个制粉过程的粉末增氧量不好控制。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种低松装密度的高速钢粉末制备方法，利用半导体激光作为热源，雾化粗粉为原料，在去离子水作用下，对粗粉加热融化然后雾化形成低松装密度的高速钢粉末，可以做到24小时连续工作，且增氧不大于800ppm。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：一种低松装密度的高速钢粉末制备方法，包括以下步骤：步骤1：在高纯惰性气体仓中，半导体激光器采用透镜聚焦的方式进行激光聚焦，高速钢原料粗粉在激光焦点处熔化成钢液滴，钢液滴经去离子水喷射，形成雾化液滴，雾化液滴冷却后形成低松装密度粉体材料；
步骤2：低松装密度粉体材料经过真空干燥后进入封闭式退火设备，退火处理后得到低硬度低松装密度高速钢粉末。
[0006]进一步的，惰性气体为高纯氮气或高纯氩气，气体纯度不小于99.999%。
[0007]进一步的，激光功率为3000
‑
6000w。
[0008]进一步的，透镜焦距为150
‑
300mm。
[0009]进一步的，高速钢原料粗粉通过粗粉喷嘴喷向激光焦点，粗粉喷嘴的中心线延长线与激光中心线的夹角为60
‑
75
°
。
[0010]进一步的，高速钢原料粗粉每小时的送粉量为12
‑
32千克。
[0011]进一步的，去离子水由去离子水喷口喷出，去离子水喷口平行于激光焦点所在平面，并低于激光焦点所在平面10
‑
15mm。
[0012]进一步的，去离子水的水压压力为0.1
‑
1Mpa。
[0013]进一步的，封闭式退火设备的管道长度不小于10米，退火温度650
‑
950℃，退火时间20
‑
30分钟。
[0014]与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果是：1.本专利技术的熔融金属是将工艺粗粉，直接放入激光区域，瞬间加热液化而得，没有熔融金属的专用部件，采用激光瞬间加热，然后通过水流雾化，不使用容器盛放熔融金属，可以做到每周7天24小时的理论工作时间。
[0015]2.本专利技术的熔化、雾化过程全部都在高纯惰性气体中进行，保证了整个制粉过程粉末增氧极低，制得粉末采用管道退火工艺，可以将粉末显微硬度从初态600
‑
750HV，下降到150
‑
205HV，制备粉末材料松装密度低于2.5g/cm3，全过程中增氧不大于800ppm。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例的激光熔化粗粉的示意图；图2为本专利技术实施例1的低硬度低松装密度高速钢粉末的100X电镜图；图3为本专利技术实施例1的低硬度低松装密度高速钢粉末的1000X电镜图；图4为本专利技术实施例1的能谱取点示意图；图5为本专利技术实施例1的图4中谱图1位置能谱图；图6为本专利技术实施例1的图4中谱图2位置能谱图；图7为本专利技术实施例1的图4中谱图3位置能谱图；图8为本专利技术实施例2的低硬度低松装密度高速钢粉末的100X电镜图；图9为本专利技术实施例2的低硬度低松装密度高速钢粉末的1000X电镜图；图10为本专利技术实施例2的能谱取点示意图；图11为本专利技术实施例2的图10中谱图1位置能谱图；图12为本专利技术实施例2的图10中谱图2位置能谱图；图13为本专利技术实施例2的图10中谱图3位置能谱图。
具体实施方式
[0017]为使本领域技术人员更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作详细说明。
实施例1
[0018]本专利技术的实施例提供了一种低松装密度的高速钢粉末制备方法，如图1所示，其包括以下步骤：步骤1：在高纯惰性气体仓中，惰性气体为高纯氩气，气体纯度不小于99.999%。半导体激光器采用透镜聚焦的方式进行激光聚焦，激光功率为6000w，透镜焦距为300mm。粗粉喷嘴位于透镜的下方一侧，去离子水喷口位于透镜的下方另一侧。高速钢原料粗粉通过粗粉喷嘴喷向激光焦点，粗粉喷嘴的中心线延长线与激光中心线的夹角α为60
°
。高速钢原料粗粉采用标准M2高速钢粗粉，粒度大于250um。高速钢原料粗粉每小时的送粉量为14千克。高速钢原料粗粉在激光焦点处熔化成钢液滴，向下方滴落。内径12.7mm喷水口的去离子水喷口平行于激光焦点所在平面，并低于激光焦点所在平面的距离a为15mm。去离子水的水压压力为0.15Mpa。去离子水由去离子水喷口喷出，钢液滴经去离子水喷射，形成雾化液滴，雾化液滴继续下落、冷却后形成低松装密度粉体材料。
[0019]步骤2：低松装密度粉体材料经过真空干燥后进入封闭式退火设备，退火处理后得到低硬度低松装密度高速钢粉末。封闭式退火设备的管道长度为10米，退火温度850℃，退火时间25分钟。
[0020]对于制得的低硬度低松装密度高速钢粉末，采用zeiss sigma300型电子显微镜进行形貌观察。如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低松装密度的高速钢粉末制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在高纯惰性气体仓中，半导体激光器采用透镜聚焦的方式进行激光聚焦，高速钢原料粗粉在激光焦点处熔化成钢液滴，钢液滴经去离子水喷射，形成雾化液滴，雾化液滴冷却后形成低松装密度粉体材料；步骤2：低松装密度粉体材料经过真空干燥后进入封闭式退火设备，退火处理后得到低硬度低松装密度高速钢粉末。2.如权利要求1所述的低松装密度的高速钢粉末制备方法，其特征在于，惰性气体为高纯氮气或高纯氩气，气体纯度不小于99.999%。3.如权利要求1所述的低松装密度的高速钢粉末制备方法，其特征在于，激光功率为3000
‑
6000w。4.如权利要求1所述的低松装密度的高速钢粉末制备方法，其特征在于，透镜焦距为150
‑
300mm。5.如权利要求1所述的低松装密度的高速钢粉末制备方法，其特征在于，高速...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱铸，闫祖鹏，高莹，王高红，王师会，
申请(专利权)人：天津铸金科技开发股份有限公司，
类型：发明
国别省市：