一种难熔金属合金球形粉体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于难熔金属合金粉体制备技术领域，具体涉及一种难熔金属合金球形粉体及其制备方法和应用。本发明专利技术将金属氧化物、活化剂和还原剂混合，进行熔炼，得到金属熔融液；所述金属氧化物包括难熔金属氧化物和低熔点金属氧化物；在保护气体气氛中，将所述金属熔融液分散雾化，形成的雾状熔滴颗粒冷却后得到所述难熔金属合金球形粉体。本发明专利技术提供的制备方法制备得到的难熔金属合金球形粉体实现了难熔金属合金粉体的均匀表面合金化、球形化，为其后续的堆焊、喷涂(或喷焊)或激光熔覆等应用提供了根本质量保证。了根本质量保证。了根本质量保证。

【技术实现步骤摘要】
一种难熔金属合金球形粉体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于难熔金属合金粉体制备
，具体涉及一种难熔金属合金球形粉体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]难熔金属合金是解决难熔金属(通常熔点高于2000℃以上的金属属于难熔金属，如：钨、钼、铌、钽、钒、锆等)热/氧防护难题的最佳途径。目前，国内外研究学者，主要是通过合理的合金成分设计，研发出力学性能优良且具备高温抗氧化能力的难熔金属合金，或者在难熔金属表面制备具有优异热/氧防护性能的高温抗氧化涂层两种方法获得难熔金属合金。其中，表面涂层技术能够在基本不改变基体材料力学性能的同时大幅提高其抗氧化性能，是目前提高难熔金属合金高温抗氧化性能的普遍工艺。其制备方法主要包括包埋渗法、料浆法、熔盐法、热喷涂法、电火花烧结法、气相沉积法、多弧离子镀法及溅射法等。
[0003]难熔金属合金粉末作为合金粉末的一种，在增材制造领域和表面硬化处理
中显示出巨大的应用潜力，如：钨、铬、铼这类高熔点金属，不仅具有极强的耐热性和耐腐蚀性，而且即使在高温下也能保持其结构完整性。通过堆焊、喷涂(或喷焊)或激光熔覆将难熔金属合金粉表面涂覆工件或进行工件制备，不仅提高工件的抗磨损、抗腐蚀和抗氧化性能，还能延长工件使用寿命。由此，难熔金属合金粉也是一系列极具挑战性的航空航天、工业和科学用途的绝佳选择。
[0004]但是，如何使低熔点、低密度金属均匀包覆在难熔金属粉末的表面，形成表面均匀合金化的难熔金属合金粉末，为后端难熔金属合金的应用提供更高效、更广阔的应用前景，仍然行业内的研究难点。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种难熔金属合金球形粉体及其制备方法和应用，本专利技术提供的难熔金属合金球形粉体实现了难熔金属合金粉体的均匀表面合金化、球形化，为其后续的堆焊、喷涂(或喷焊)或激光熔覆等应用提供了根本质量保证。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种难熔金属合金球形粉体的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将金属氧化物、活化剂和还原剂混合，进行熔炼，得到金属熔融液；所述金属氧化物包括难熔金属氧化物和低熔点金属氧化物，所述低熔点金属氧化物为熔点小于2000℃的金属形成的氧化物；所述难熔金属氧化物和低熔点金属氧化物根据难熔金属合金球形粉体的化学组成配料；
[0009]在保护气体气氛中，将所述金属熔融液分散雾化，形成的雾状熔滴颗粒冷却后得到所述难熔金属合金球形粉体。
[0010]优选的，所述分散雾化为离心雾化，所述离心雾化的转速为8000～19000r/min。
[0011]优选的，所述熔炼为金属氧化物、活化剂和还原剂发生自蔓燃反应。
[0012]优选的，所述活化剂包括氟化钙、高锰酸钾、硝酸钠和硝酸钾中的一种或多种；所述活化剂占所述金属氧化物的质量百分含量为1～10％。
[0013]优选的，所述还原剂包括硅粉、镁粉和铝粉中的一种或多种；所述还原剂占所述金属氧化物的质量百分含量为5～30％。
[0014]优选的，所述熔炼的时间为≥0.5min。
[0015]优选的，所述难熔金属氧化物包括氧化钨、氧化钼、氧化铌、氧化钽、氧化钒和氧化锆中的一种或多种；
[0016]所述低熔点金属氧化物包括氧化铜、氧化镍、氧化铁、氧化铬、氧化钛和氧化钴中的一种或多种。
[0017]本专利技术提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的难熔金属合金球形粉体，包括难熔金属核心、包裹于所述难溶金属核心表面的难熔金属与低熔点金属合金化的过渡层以及包裹在所述过度层表面的低熔点金属表层。
[0018]优选的，所述难熔金属合金球形粉体的粒径为15～200μm。
[0019]本专利技术提供了上述技术方案所述的难熔金属合金球形粉体在增材制造或表面硬化处理中的应用。
[0020]本专利技术提供了一种难熔金属合金球形粉体的制备方法，包括以下步骤：将金属氧化物、活化剂和还原剂混合，进行熔炼，得到金属熔融液；所述金属氧化物包括难熔金属氧化物和低熔点金属氧化物，所述低熔点金属氧化物为熔点小于2000℃的金属形成的氧化物；所述难熔金属氧化物和低熔点金属氧化物根据难熔金属合金球形粉体的化学组成配料；在保护气体气氛中，将所述金属熔融液分散雾化，形成的雾状熔滴颗粒冷却后得到所述难熔金属合金球形粉体。本专利技术得到金属熔融液后，将金属熔融液分散雾化，在分散雾化过程中，金属熔融液形成的雾状熔滴颗粒，雾状熔滴颗粒受保护气体保护的同时，受到自身表面张力和环境温度的影响，收缩成球形；由于难熔金属熔液的熔点≥2000℃，在冷却过程中，难熔金属优先于低熔点金属凝固结晶，并在表面张力的作用下，收缩成球形核心，而低熔点金属则由于仍处于熔融状态而均匀包覆在难熔金属核心表面，最终在难熔金属核心表面形成均匀的低熔点金属层。由此，本专利技术提供的制备方法制备得到的难熔金属合金球形粉体实现了难熔金属合金粉体的均匀表面合金化、球形化，为其后续的堆焊、喷涂(或喷焊)或激光熔覆等应用提供了根本质量保证。本专利技术提供的制备方法能耗低、设备方法简单且环保，无二氧化碳排放，整个反应过程只有水气产生，通过冷却回收循环利用；同时设备投资小，可批量化生产，便于工业化生产应用；而且整个反应过程元素平衡，可获得理想的难熔金属合金粉，可为高品质难熔金属合金的应用提供更高效、更广阔的应用前景。
[0021]进一步的，在本专利技术中，所述熔炼为金属氧化物、活化剂和还原剂发生自蔓燃反应形成所述金属熔融液。本专利技术优选通过自蔓燃反应，使难熔金属通过自放热反应形成高温熔池，无需外部热源提供，短时高温熔融状态促使合金液均质化，生产成本低。
[0022]进一步的，在本专利技术中，所述活化剂包括氟化钙、高锰酸钾、硝酸钠和硝酸钾中的一种或多种；所述活化剂占所述金属氧化物的质量百分含量为5～30％。本专利技术通过调控所述活化剂的种类和质量含量，能够确保所述自蔓燃反应顺利进行。
[0023]进一步的，在本专利技术中，所述还原剂包括硅粉、镁粉和铝粉中的一种或多种；所述还原剂占所述金属氧化物的质量百分含量为1～10％。本专利技术通过调控所述还原剂的种类
和质量含量，能够与所述活化剂相互配合，确保所述自蔓燃反应顺利进行。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例制备的难熔金属合金粉体的显微照片图；
[0025]图2为本专利技术实施例制备难熔金属合金粉体的流程图。
具体实施方式
[0026]本专利技术提供了一种难熔金属合金球形粉体的制备方法，包括以下步骤：
[0027]将金属氧化物、活化剂和还原剂混合，进行熔炼，得到金属熔融液；所述金属氧化物包括难熔金属氧化物和低熔点金属氧化物，所述低熔点金属氧化物为熔点小于2000℃的金属形成的氧化物；所述难熔金属氧化物和低熔点金属氧化物根据难熔金属合金球形粉体的化学组成配料；
[0028]在保护气体气氛中，将所述金属熔融液分散雾化，形成的雾状熔滴颗粒冷却后得到所述难熔金属合金球形粉体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种难熔金属合金球形粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将金属氧化物、活化剂和还原剂混合，进行熔炼，得到金属熔融液；所述金属氧化物包括难熔金属氧化物和低熔点金属氧化物，所述低熔点金属氧化物为熔点小于2000℃的金属形成的氧化物；所述难熔金属氧化物和低熔点金属氧化物根据难熔金属合金球形粉体的化学组成配料；在保护气体气氛中，将所述金属熔融液分散雾化，形成的雾状熔滴颗粒冷却后得到所述难熔金属合金球形粉体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分散雾化为离心雾化，所述离心雾化的转速为8000～19000r/min。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述熔炼为金属氧化物、活化剂和还原剂发生自蔓燃反应。4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述活化剂包括氟化钙、高锰酸钾、硝酸钠和硝酸钾中的一种或多种；所述活化剂占所述金属氧化物的质量百分含量为1～10％。5.根据权利要求1或3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯国升，赵丽梅，冯相聚，刘远利，冯柯然，刘馨诺，
申请(专利权)人：青岛聚鑫园工贸有限公司，
类型：发明
国别省市：