[发明专利]一种自由下落式喷嘴的铜铬合金雾化制粉工艺

说明书

本发明涉及铜合金粉末制备工艺领域，具体是涉及一种自由下落式喷嘴的铜铬合金雾化制粉工艺，包括以下步骤：取Cu棒和Cr块按一定的重量百分比配料；在真空雾化炉中，将原材料装入陶瓷坩埚，按照20、30、40KW的加热功率梯度进行中频感应加热；待到原材料开始熔化，关闭真空系统，充入惰性气体，同时对中间包进行预热；当检测到中间包温度≥合金熔点时，开启150℃高压氦气气流，同时将陶瓷坩埚内金属熔液倾倒入中间包，金属熔液通过导流管流经具有共振腔结构的喷嘴喷出的超音速振动气流喷射区域，被雾化破碎成细小液滴，凝固得到Cu‑Cr合金粉末。最终成品中，粒度在30～150μm的合金粉末收得率可以达到90％，气体消耗量可减少30％。

技术领域

本发明涉及合铜金粉末制备技术领域，具体是涉及一种自由下落式喷嘴的铜铬合金雾化制粉工艺。

背景技术

Cu-Cr二元合金，是一种属于铜合金系列的特殊合金，具有好的机械性能和导电导热性，因而受到广泛关注，雾化制粉法因近年来持续提升的雾化效率已经成为合金粉末的主要生产方法。

雾化发目前遇到的主要问题是：铜、铬两相属于液态时无限互溶，固态时固溶度却极低，由于铜本身具有良好的导热性能，因而其中铬的含量增加，会导致铜铬合金的黏度增加，从而使得铜铬合金的流动性很差，加之常规的限制式喷嘴，距离导流管非常近，使得雾化过程由于导流管变凉，极易堵塞，造成无法制粉。

为了解决导流管堵塞问题，发展出了电极感应气雾化工艺，由于雾化过程不涉及导流管，不存在堵塞问题，因此可以制得铜铬合金粉。但是电极感应气雾化工艺效率低，材料成本、耗气量等成本极大，仅适用于附加值高的粉末制品。

同样的，为了解决导流管堵塞问题，申请号为“CN201710759506.4”，名称为“一种真空气雾化制备Cu-Cr合金粉末的方法”的中国发明公开了一种利用拔塞式真空感应气雾化工艺制备铜铬合金粉的方法。其使用石墨坩埚，在铬含量较高时，容易造成碳与铬的反应，同时使用氮气使得铜铬合金粉氮含量偏高，限制了铜铬合金粉的应用范围。

因此，亟待一种导流管不易堵塞、又能够防止碳污染的球形铜铬合金粉末的真空感应熔炼气雾化制备方法。

发明内容

为了达到以上目的，本发明提供了一种自由下落式喷嘴的铜铬合金雾化制粉工艺，本发明在常规真空感应气雾化工艺基础上改进，使得铜铬合金制粉的效率高、成本低，采用自由下落式喷嘴解决了堵塞问题，同时本发明采用氧化镁等陶瓷坩埚、采用氩气、氦气等作为高压气源，解决了铬与碳、氮的反应，使得雾化粉的品质更高。

本发明提供的工艺方案如下：

一种自由下落式喷嘴的铜铬合金雾化制粉工艺，包括以下步骤：

S1原材料准备：取Cu棒和Cr块按一定的重量百分比配料，备用；

S2真空感应熔炼：

在真空雾化炉中，将所述Cu棒和Cr块装入陶瓷坩埚，维持真空雾化炉中的真空度在1.5×10^-2pa～20pa之间，真空度如果过低，会使原材料氧化。

按照20、30、40KW的加热功率梯度进行中频感应加热，随后保持在40～60KW之间，按照梯度加热，有利于缓慢排出原材料内部的气体，如果功率过高，抽真空不及时会造成原材料的氧化，过率过低，则效率太低。

待到原材料开始熔化，关闭真空系统，充入惰性气体至气压为-0.08～0.02Mpa，同时对中间包进行预热。充入惰性气体可以防止金属会发引起的线圈短路，压力过低起不到作用，压力过高则会影响熔炼气氛。