本發明屬于有色金屬粉末的制備技術領域，具體涉及一種近凈成形用鋁合金粉的制備方法。

背景技術：

金屬鋁具有熔點低、密度小、比強度較高、冷加工及焊接性能良好、無放射性等特點，廣泛應用于航空航天、高能物理等關鍵領域，特別是具有復雜形狀的鋁合金零部件需求較大。傳統工藝無法加工過于復雜的形狀，存在材料損耗較大問題。3D打印、金屬注射成型等先進近凈成形技術的發展，為生產復雜形狀零部件提供了新的途徑，而這些先進近凈成形技術主要采用流動性良好的球形粉末為原料，普通的鋁合金粉無法滿足這一要求。

為實現鋁合金粉的球化，研究人員采用水霧化或者氣霧化法制備微細球形鋁合金粉，該方法能夠實現接近球形鋁合金粉制備，但是粉末存在粒度差別大、空心粉、異型粉較多、生產效率低等缺點，無法滿足3D打印等先進工藝對鋁合金粉的要求。

技術實現要素：

為克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種近凈成形用鋁合金粉的制備方法，通過該方法批量制備出顆粒尺寸均勻、高球形度、無空心粉的球形鋁合金粉，能滿足航空航天領域的應用需求。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種近凈成形用鋁合金粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）將鋁合金棒精加工成直徑為40-80mm、長度為300-800mm的電極棒，且圓度偏差小于0.1mm，直線度偏差小于0.1mm/m，粗糙度小于1.6μm；

2）將加工后的電極棒置于惰性氣體保護的密閉爐室內，使其以10000-30000r/min的轉速高速旋轉，采用功率為30-100kW等離子槍加熱電極棒端部使端部熔化，同時在電極棒上施加35-45kHz的超聲震動，熔融金屬鋁在離心力和超聲波雙重作用下從電極棒端部被甩出，并形成細小液滴，液滴在惰性氣體環境中快速冷卻成球形顆粒，落入爐室底部收集器中；

3）在惰性氣體保護下，對制得的球形鋁合金粉進行篩分處理，得到所需粒度的球形鋁合金粉。

所述的球形鋁合金粉的平均粒度為45μm-250μm。

所述的步驟2）制粉過程惰性氣體應為氦氣、氬氣或氬氦混合氣體，氣體中氧含量應小于0.01%，粉末增氧量為100-500ppm。

本發明的有益效果在于：

本發明通過惰性氣體保護下等離子旋轉離心霧化工藝，采用大功率等離子槍使鋁熔化，在超高轉速條件下，批量制備出流動性良好的球形鋁合金粉，滿足航空航天近凈成型件的應用需求。與氣霧化方法相比，本發明能夠獲得顆粒尺寸均勻、高球形度、無空心粉的高品質球形鋁合金粉，具有批量化生產能力。

附圖說明

圖1為本發明高品質鋁合金粉的掃描電鏡照片。

圖2為本發明高品質鋁合金粉的高倍掃描照片。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

實施例1

一種近凈成形用鋁合金粉的制備方法，包括以下步驟：

1）將鋁合金棒精加工成直徑為40mm、長度為800mm的電極棒，且圓度偏差0.05mm，直線度偏差0.08mm/m，粗糙度1.4μm；

2）將加工后鋁合金電極棒置于密閉爐室內，爐室采用氧含量為0.001%惰性氣體保護，使電極棒以20000r/min的轉速高速旋轉，采用功率為40kW等離子槍加熱電極棒端部使端部熔化，同時在電極棒上施加35kHz的超聲震動，熔融金屬鋁在離心力和超聲波雙重作用下從電極棒端部被甩出，并形成細小液滴，液滴在氦氣體環境中快速冷卻成球形顆粒，落入爐室底部收集器中；

3）在氦氣體保護下，對制得的球形鋁合金粉進行篩分處理，得到所需粒度的球形鋁合金粉。

所述的球形鋁合金粉的平均粒度為200μm。

所述的球形鋁合金粉的增氧量為100ppm。

實施例2

一種近凈成形用鋁合金粉的制備方法，包括以下步驟：

1）將鋁合金棒精加工成直徑為60mm、長度為550mm的電極棒，且圓度偏差0.03mm，直線度偏差0.05mm/m，粗糙度1.2μm；

2）將加工后鋁合金電極棒置于密閉爐室內，爐室采用氧含量為0.002%氬氣體保護，使電極棒以30000r/min的轉速高速旋轉，采用功率為60kW等離子槍加熱電極棒端部使端部熔化，同時在電極棒上施加40kHz的超聲震動，熔融金屬鋁在離心力和超聲波雙重作用下從電極棒端部被甩出，并形成細小液滴，液滴在在氬氣環境中快速冷卻成球形顆粒，落入爐室底部收集器中；

3）在氬氣的保護下，對制得的球形鋁合金粉進行篩分處理，得到所需粒度的球形鋁合金粉。

所述的球形鋁合金粉的平均粒度為100μm。

所述的球形鋁合金粉的增氧量為300ppm。

實施例3

一種近凈成形用鋁合金粉的制備方法，包括以下步驟：

1）將鋁合金棒精加工成直徑為80mm、長度為300mm的電極棒，且圓度偏差小于0.02mm，直線度偏差小于0.03mm/m，粗糙度小于0.8μm；

2）將加工后鋁合金電極棒置于惰性氣體保護的密閉爐室內，使其以40000r/min的轉速高速旋轉，采用功率為80kW等離子槍加熱電極棒端部使端部熔化，同時在電極棒上施加45kHz的超聲震動，熔融金屬鋁在離心力和超聲波雙重作用下從電極棒端部被甩出，并形成細小液滴，液滴在氦氣與氬氣的混合氣體環境中快速冷卻成球形顆粒，落入爐室底部收集器中；

3）在氦氣與氬氣的混合氣體的保護下，對制得的球形鋁合金粉進行篩分處理，得到所需粒度的球形鋁合金粉。

所述的球形鋁合金粉的平均粒度為45μm。

所述的球形鋁合金粉的增氧量為500ppm。