本發(fā)明屬于粉末冶金制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高品質(zhì)球形鎳粉的制備方法。
背景技術(shù)：
鎳是工業(yè)上應用比較廣泛的材料之一，純鎳具有優(yōu)良的耐蝕性，較高的電真空性能和電磁控制性能，同時具有優(yōu)良的焊接性能、加工性能以及較好的力學性能，因此純鎳廣泛應用于化工、機械電子、食品等方面，而且也越來越多的應用到特殊用途的零部件、機器制造、火箭技術(shù)裝備等產(chǎn)品中。純鎳熔點高，力學性能和冷、熱壓力加工性能好，耐腐蝕性優(yōu)良，是耐熱濃堿溶液腐蝕的最好材料，耐中性和微酸性溶液以及有機溶劑，在大氣、淡水和海水中化學性穩(wěn)定，一般用作機械、化工設備的耐腐蝕構(gòu)件，精密儀器結(jié)構(gòu)件，電子管和無線電設備零件，醫(yī)療器械及食品工業(yè)餐具器皿和電鍍等。純鎳與鎳基合金相比，純鎳具有更高的導電性、導熱性和塑性。純鎳加工性能良好，可加工成不同形狀的產(chǎn)品。
近些年來，隨著金屬增材制造技術(shù)的不斷發(fā)展，對粉末需求不斷增大的同時，對粉末的品質(zhì)也有了更高的要求。金屬粉末的質(zhì)量對成形件的性能有著決定性的影響，因此如何制備出高品質(zhì)球形鎳粉就顯得尤為重要。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高品質(zhì)球形鎳粉的制備方法，解決了增材制造技術(shù)制備金屬鎳過程中出現(xiàn)的粉末形狀不佳導致變形能力差的問題；確保成形后的金屬鎳成分均勻、組織細小、性能優(yōu)異，滿足工程應用的要求。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種高品質(zhì)球形鎳粉的制備方法，包括以下步驟：
1）按照純鎳的成分配料，采用真空感應熔煉和電渣重熔工藝熔煉鎳棒；
2）對熔煉的鎳棒進行精車加工成電擊棒，加工后的電極棒的直徑為10-100mm，長度為600-800mm，圓度偏差小于0.05mm，直線度偏差小于0.1mm/m，粗糙度小于1.5μm；
3）裝載電極棒至反應室中，對反應室抽真空至10-3~10-2Pa，向反應室充入氦氣、氬氣或氦氬混合氣，使腔室內(nèi)壓力為0.01~1MPa，氣氛中氧含量小于0.1wt%；
4）PREP制粉設備的等離子槍功率為100-300kW，等離子炬包含鎢陰極和銅陽極，電極棒不做電極，等離子體對電極棒端部進行加熱，使電極棒端部均勻熔化，電極棒轉(zhuǎn)速為10000-30000r/min，霧化液滴在離心力作用下從電極棒端部被甩出，形成液滴，液滴在惰性氣體環(huán)境中快速冷卻成球形顆粒，落入反應室底部收集器中；
5）在惰性氣體保護下，對制得的鎳粉末篩分和包裝。
所述的鎳粉平均粒度為40μm-300μm。
所述的鎳粉為平均粒度小于60μm的超細粉末。
所述的步驟4）球形顆粒的圓形度為98%以上。
本發(fā)明的有益效果在于：
本發(fā)明使用非轉(zhuǎn)移弧等離子旋轉(zhuǎn)電極工藝，在超高轉(zhuǎn)速條件下，能夠制得高品質(zhì)、高圓形度的鎳粉，其成型件能夠滿足航空發(fā)動機的應用需求。
本發(fā)明通過調(diào)整工藝參數(shù)可獲得平均粒度為40μm-400μm的鎳粉，尤其能夠制得平均粒度小于60μm的超細粉末，夾雜物小于10顆/kg，制粉過程增氧量在100-1000ppm范圍內(nèi)可控；并且保證粉末的圓形度大于98%。
附圖說明
圖1為本發(fā)明鎳粉的掃描電鏡圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
實施例1
一種高品質(zhì)球形鎳粉的制備方法，包括以下步驟：
1）按照純鎳的成分配料，采用真空感應熔煉和電渣重熔工藝熔煉鎳棒；
2）對熔煉的鎳棒進行精車加工成電擊棒，加工后的電極棒直徑為55mm，長度為500mm，圓度偏差0.03mm，直線度偏差0.045mm/450mm，粗糙度1.22μm；
3）裝載電極棒至反應室中，對反應室抽真空至2×10-3Pa，向反應室充入氦氣，使腔室內(nèi)壓力為0.13MPa；
4）PREP制粉設備的等離子槍功率為200kW，等離子炬包含鎢陰極和銅陽極，電極棒不做電極，等離子體對電極棒端部進行加熱，電極棒轉(zhuǎn)速為11000r/min，使端部均勻熔化，霧化液滴在離心力作用下從電極棒端部被甩出并形成液滴，液滴在惰性氣體環(huán)境中快速冷卻成球形顆粒，落入反應室底部收集器中；
5）在惰性氣體保護下，對制得的鎳粉進行篩分和包裝。
所述的鎳粉平均粒度為277μm。
所述的步驟4）粉末圓形度為99.6%。
實施例2
一種高品質(zhì)球形鎳粉的制備方法，包括以下步驟：
1）按照純鎳的成分配料，采用真空感應熔煉和電渣重熔工藝熔煉鎳棒；
2）對熔煉的鎳棒進行精車加工成電擊棒，加工后的電極棒的直徑為75mm，長度為650mm，圓度偏差0.025mm，直線度偏差0.025mm/650mm，粗糙度0.58μm；
3）裝載電極棒至反應室中，對反應室抽真空至7×10-3Pa，向反應室充入氦氣，使腔室內(nèi)壓力為0.14MPa；
4）PREP制粉設備的等離子槍功率為100kW，等離子炬包含鎢陰極和銅陽極，電極棒不做電極，等離子體對電極棒端部進行加熱，電極棒轉(zhuǎn)速為17000r/min，使端部均勻熔化，霧化液滴在離心力作用下從電極棒端部被甩出并形成液滴，液滴在惰性氣體環(huán)境中快速冷卻成球形顆粒，落入反應室底部收集器中；
5）在惰性氣體保護下，對制得的鎳粉進行篩分和包裝。
所述的鎳粉平均粒度為180 μm。
所述的步驟4）粉末圓形度為99.6%。
實施例3
一種高品質(zhì)球形鎳粉的制備方法，包括以下步驟：
1）按照純鎳的成分配料，采用真空感應熔煉和電渣重熔工藝熔煉鎳棒；
2）對熔煉的鎳棒進行精車加工成電擊棒，加工后的電極棒的直徑為65mm，長度為800mm，圓度偏差0.06mm，直線度偏差0.04mm/800mm，粗糙度1.23μm；
3）裝載電極棒至反應室中，對反應室抽真空至3×10-3Pa，向反應室充入氦氣，使腔室內(nèi)壓力為0.14MPa；
4）PREP制粉設備的等離子槍功率為300kW，等離子炬包含鎢陰極和銅陽極，電極棒不做電極，等離子體對電極棒端部進行加熱，電極棒轉(zhuǎn)速為29000r/min，使端部均勻熔化，霧化液滴在離心力作用下從電極棒端部被甩出并形成液滴，液滴在惰性氣體環(huán)境中快速冷卻成球形顆粒，落入反應室底部收集器中；
5）在惰性氣體保護下，對制得的鎳粉進行篩分和包裝。
所述的鎳粉平均粒度為53μm。
所述的步驟4）粉末圓形度為99.7%。
所述的粉末整體形貌及能譜如附圖1所示，從微觀形貌能看出該方法制備的鎳粉非常純凈，圓形度高，沒有非球形粉末顆粒。