CN110014163A - 钨合金粉末及其制备方法和应用 - Google Patents

钨合金粉末及其制备方法和应用 Download PDF

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CN110014163A CN201910322886.4A CN201910322886A CN110014163A CN 110014163 A CN110014163 A CN 110014163A CN 201910322886 A CN201910322886 A CN 201910322886A CN 110014163 A CN110014163 A CN 110014163A
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Abstract

本申请涉及一种钨合金粉末及其制备方法和应用，属于复合金属粉末技术领域。一种钨合金粉末的制备方法，包括：对钨基前驱体粉末进行热还原和等离子体球化，钨基前驱体粉末采用钨粉与金属盐为原料造粒而得。本申请采用钨粉和金属盐作为浆料的原料，通过造粒的方法使得金属盐均匀沉积在钨粉颗粒表面，颗粒没有空心结构，提高颗粒的致密性。再通过热还原和等离子体球化进行复合除氧，降低球形钨基复合粉体的氧含量，进一步降低粉体的孔隙率，提高粉体的致密性。所制备的钨合金粉末具有球形度高、致密、颗粒内各金属元素分布均匀、氧含量低的特点。

Description

钨合金粉末及其制备方法和应用
技术领域
本申请涉及复合金属粉末技术领域，且特别涉及一种钨合金粉末及其制备方法和应用。
背景技术
当前激光3D打印所使用钨合金粉末一般采用混粉法，即将W与Cu粉按比例通过混料机或者球磨机混料制备，混粉法由于W与Cu密度相差较大，因此存在粉体混合不均匀问题、后续选区激光融化制备钨合金组织不均匀，若使用球磨机则还易引入杂质导致、不能够很好地满足选区激光融化技术对原始粉末的要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本申请实施例的目的包括提供一种钨合金粉末及其制备方法和应用，得到球形度高、均匀性好、致密且氧含量低的粉体。
第一方面，本申请实施例提出了一种钨合金粉末的制备方法，包括：对钨基前驱体粉末进行热还原的步骤和等离子体球化的步骤，钨基前驱体粉末采用钨粉与金属盐为主要原料造粒而得。
本申请采用钨粉和金属盐作为浆料的原料，通过造粒的方法金属盐可以均匀沉积在钨粉颗粒表面，颗粒没有空心结构，提高颗粒的致密性。再通过热还原和等离子体球化进行复合除氧，可以降低球形钨基复合粉体的氧含量，进一步降低粉体的孔隙率，提高粉体的致密性。
在本申请的部分实施例中，钨粉与金属盐的质量比为70-97:3-30。
在该质量比范围内，金属盐可以均匀、充分的沉积在钨粉颗粒表面。
在本申请的部分实施例中，原料还包括粘接剂和水，钨粉与金属盐的混合物、粘接剂以及水的质量比为1:0.01-0.1:0.1-3。
在该质量比的范围内，钨粉与金属盐的混合物、粘接剂和水形成的浆料通过喷雾造粒得到的粉体，其钨粉与金属盐在粉体颗粒内分布更加均匀，金属盐更加均匀的析出沉积在钨粉颗粒表面。
在本申请的部分实施例中，热还原的步骤包括：将钨基前驱体粉末在500-800℃、保护气氛条件下煅烧0.1-2h，再在还原气氛条件下冷却。
通过该条件下的热还原，钨基前驱体粉末中的金属盐分解、还原转化为金属，钨基前驱体粉末可以转变为近球形多孔钨/金属盐粉末，可以更加降低粉末的氧含量。
在本申请的部分实施例中，等离子体球化的步骤包括：将经过热还原的钨基复合粉体在载气的保护下，在温度为8000-12000℃的氢等离子体区域熔化，然后冷却形成球形钨基复合粉体。
多孔的钨基复合粉体通过该条件下的等离子体球化，可以形成球形度更高的粉体，同时提高粉体的致密化，降低孔隙率，进一步的降低氧含量。
在本申请的部分实施例中，等离子体球化过程中，载气为氩气、氦气中的任意一种或两种，载气的流量为1-5L/min，中心气为氩气15～25L/min，等离子体边气为氢气与氩气的混合气体，氢气与氩气摩尔比为0.05-0.5:1，等离子体边气的流量为45-75L/min。
粉体在该条件的等离子体球化中，一方面利用高温使得粉体外层表面氧化物蒸发与粉体分离，另一方面利用氢气在超高温下更强的氧结合力，使得粉体中的氧进一步脱离，降低氧含量。
在本申请的部分实施例中，氢等离子体区域的反应室压力为0.01-0.15Mpa，钨基前驱体粉末的进料速率为0.1-100g/min。
该条件有助于粉体的除氧和球形颗粒的形成。
在本申请的部分实施例中，还包括对等离子体球化得到的球形钨基复合粉体进行清洗，并在50-150℃的惰性气氛下干燥的步骤。
该步骤可以除去球形钨基复合粉体表面所附着的纳米粉末，进一步降低球形钨基复合粉体的氧含量。
第二方面，本申请实施例提出了一种钨合金粉末，由上述钨合金粉末的制备方法制备而成。
通过上述方法制得的钨合金粉末流动性好、致密度高、球化率高、氧含量低、颗粒内各金属元素分布均匀。
第三方面，本申请实施例提出了上述钨合金粉末在3D打印和喷涂领域的应用。
本申请提供的钨合金粉末有利于提高激光3D打印成型和喷涂过程的致密度，可以应用于3D打印和喷涂技术领域中。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请提供的钨合金粉末的制备方法的工艺流程示意图；
图2为本申请实施例1提供的前驱体粉末的表面形貌图；
图3为本申请实施例1提供的前驱体粉末的粉体剖面图；
图4为本申请实施例1提供的前驱体粉末的粉体剖面图；
图5为本申请实施例1提供的球形多孔钨/铜复合粉末的XRD检测图；
图6为本申请实施例1提供的球形致密钨铜复合粉末的XRD检测图；
图7为本申请实施例1提供的球形致密钨铜复合粉末的表面形貌SEM图；
图8为本申请实施例1提供的球形致密钨铜复合粉末的剖面SEM图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本申请实施例的一种钨合金粉末及其制备方法和应用进行具体说明。
请参照图1，图1为申请提供的钨合金粉末的制备方法的工艺流程示意图。本申请实施例提出了一种钨合金粉末的制备方法，包括：对钨基前驱体粉末进行热还原和等离子体球化，钨基前驱体粉末采用钨粉与金属盐为原料造粒而得。
现有技术中，钨合金粉末存在钨与金属分布不均匀，粉末为空心结构的问题，导致钨合金粉末的性能无法满足3D打印的要求。本申请的部分实施例中，钨基前驱体粉末的原料包括钨粉与金属盐的混合物、粘接剂和水，混合后得到浆料，通过造粒得到钨基前驱体粉末。需要说明的是，金属盐可以为可溶性金属盐，在造粒的过程中，金属盐沉积在钨粉颗粒表面，实现钨粉与合金相的前驱体的均匀分布。同时，浆料中由于钨粉颗粒的存在，制备的粉体不存在空心结构，致密性好。
为了金属盐均匀、充分的沉积在钨粉颗粒表面，在本申请的部分实施例中，钨粉与金属盐的质量比为70-97:3-30，可选的，钨粉与金属盐的质量比为80-90:10-20，可选的，钨粉与金属盐的质量比可以为7:2、8:3、80:15、95:20、75:10。其中，钨粉的平均粒径为500nm-5μm。钨粉的形貌可以为片状、球形、针状、不规则状等。金属盐可以为Fe、Cu、Ni、Co等元素的硝酸盐、氯化物中的一种或几种。
进一步地，在本申请的部分实施例中，钨粉与金属盐的混合物、粘接剂和水的质量比为1:0.01-0.1:0.1-3，可选的，质量比可以为1:0.03:1、1:0.05:2、1:0.08:3、1:0.01:2。其中，粘接剂为聚乙二醇、淀粉、壳聚糖以及PVA中的一种或者多种混合。
在室温(5-30℃)条件下，将粘接剂与水混合均匀得到粘性液体。可选的，在混合过程中加热上述原料的混合物至60-80℃，恒温0.5-1h得到粘性液体。将钨粉、金属盐与粘性液体混合得到浆料。对浆料进行造粒得到钨基前驱体粉末。
在本申请的部分实施例中，采用喷雾干燥机对浆料进行造粒，进料速度为0.1-0.5L/h，喷头温度为280-350℃，转速为10-30r/min。喷雾造粒方法相比混料法等其他方法，制得的粉体不含杂质，均匀性好，颗粒粒径小。喷雾造粒得到的产物尺寸为10-300μm。
热还原。将钨基前驱体粉末在500-800℃、还原气氛条件下煅烧0.1-2h，再在还原气氛条件下冷却。在热还原过程中，钨基前驱体粉末中的金属盐分解、还原转化为金属，钨基前驱体粉末转变为近球形多孔钨/金属盐粉末。钨/金属盐粉末为钨和金属盐组成的粉末。并且热还原步骤降低粉末的氧含量，得到的钨基复合粉体的氧含量一般为3000-10000ppm。还原气氛为本技术领域的通用技术，在本申请的部分实施例中，还原气氛为氮气与氢气的混合物。
等离子体球化。将多孔的钨基复合粉体装入等离子体球化装置的加料器中。钨基复合粉体在载气的保护下输送经过高温氢等离子体区域，该区域的温度为8000-12000℃。在该温度下，钨基复合粉体表面氧化物气化成蒸汽脱离粉体，同时，利用氢气在超高温下的更强的氧结合力，使得粉体中的氧进一步脱离。由于高温，钨基复合粉体在极短的时间内(0.005-0.1s)发生熔化，并在表面张力的作用下形成球形液滴，液滴随气流脱离高温加热区后，在冷却室下降过程中形成致密的球形钨基复合粉体，并于收集装置中收集。
其中，等离子体装置的功率为15-100kw，载气为氩气、氦气中的一种或两种，载气的流量为1～5L/min。中心气为氩气15～25L/min，等离子体边气为氢气与氩气的混合气体，氢气与氩气摩尔比为0.05-0.5:1，离子体边气的流量为45～75L/min。反应室压力为0.01～0.15Mpa。前驱体的进料速率为0.1～100g/min。
本申请采用等离子体球化方法，不仅使得钨基复合粉体致密化，降低孔隙率，还可以使得粉体球化，球化率大于99％。本申请通过热还原与等离子体球化对钨基前驱体粉末进行复合除氧，使得球形钨基复合粉体的氧含量低于100ppm。
在等离子体球化过程中，球形钨基复合粉体中的氧元素转移到球形钨基复合粉体表面所附着的纳米粉末中。为了进一步降低球形钨基复合粉体的氧含量，将此部分纳米粉体与球形复合粉末分离。在本申请的部分实施例中，将球形钨基复合粉体置于溶液中超声清洗2-3次，在50-150℃的惰性气氛下干燥即得目标产物钨合金粉末。惰性气氛为本技术领域的通用技术，在本申请的部分实施例中，惰性气氛为氮气。
本申请采用钨粉和金属盐作为浆料的原料，通过喷雾造粒的方法使得金属盐均匀沉积在钨粉颗粒表面，颗粒没有空心结构，提高颗粒的致密性。再通过热还原和等离子体球化进行复合除氧，降低球形钨基复合粉体的氧含量。等离子体球化进一步降低粉体的孔隙率，提高粉体的致密性。等离子体球化后，对粉体进行清洗，洗去粉体表面的纳米粉末，进一步降低球形钨基复合粉体的氧含量。
第二方面，本申请实施例提出了一种钨合金粉末，由上述钨合金粉末的制备方法制备而成。制得的粉体流动性好、致密度高、球化率高、氧含量低、颗粒内内各金属元素分布均匀，有利于提高激光3D打印成型过程的致密度。
第三方面，通过上述方法制得的钨合金粉末具有较好的性能，可以将其应用于3D打印领域。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种钨合金粉末，主要通过以下步骤制得：
将钨粉(0.1-5微米)与硝酸铜水合物按W:Cu＝77:23的质量比混合。在室温条件下，将一定量的淀粉加入到水中，搅拌并缓慢升温至80℃，恒温1小时后得到粘性液体。
将上述均匀混合粉体加入所制备的粘性液体中，搅拌得到悬浊液浆料，浆料中粉末混合物、水、粘结剂的质量比是1:1:0.03。利用喷雾干燥机对上述浆料进行造粒，其中进料速度为0.3L/h，喷头温度为300℃，喷头转速为30r/min。
将前驱体粉末在氮气下升温至500℃，然后在氮气、氢气体积比为1:1的混合气氛下煅烧1h，然后样品在氮气、氢气体积比为1:1的混合气氛下冷却至室温，得到近球形多孔钨/铜复合粉末。
将还原后的多孔钨/铜复合粉体经40KW等离子体球化装置中进行球化，获得球形致密钨铜复合粉末。其中，进料速率为30g/min，载气为1L/min的Ar，中心气为20L/min的氩气，等离子体边气为氢气/氩气混合气体，其摩尔比为氢气:氩气＝0.1:1，等离子体边气的流量为60L/min。反应室压力为0.1Mpa。将球形致密钨铜复合粉末置于水中超声清洗2-3次，然后在N2保护气氛下、80℃烘干，得到W-20％Cu复合粉体。
实施例2
本实施例提供一种钨合金粉末，主要通过以下步骤制得：
将钨粉(0.05-2微米)与硝酸铜水合物按W:Cu＝65:35的质量比混合。在室温条件下，将一定量的淀粉加入到水中，搅拌并缓慢升温至90℃，恒温1小时后得到粘性液体。
将上述均匀混合粉体加入所制备的粘性液体中，搅拌得到悬浊液浆料，浆料中粉末混合物、水、粘结剂的质量比是1:1:0.02。利用喷雾干燥机对上述浆料进行造粒，其中进料速度为0.25L/h，喷头温度为350℃，喷头转速为25r/min。
将前驱体粉末在氮气下升温至600℃，然后在氮气、氢气体积比为1:1的混合气氛下煅烧0.5h，然后样品在氮气、氢气体积比为1:1的混合气氛下冷却至室温，得到近球形多孔钨/铜复合粉末。
将还原后的多孔钨/铜复合粉体经60KW等离子体球化装置中进行球化，获得球形致密钨铜复合粉末。其中，进料速率为80g/min，载气为2L/min的氩气，中心气为30L/min的氩气，等离子体边气为氢气/氩气混合气体，其摩尔比为氢气:氩气＝0.15:1，等离子体边气的流量为90L/min。反应室压力为0.08Mpa。将球形致密钨铜复合粉末置于水中超声清洗2-3次，然后在N2保护气氛下、70℃烘干，得到W-30％Cu复合粉体。
实施例3
本实施例提供一种钨合金粉末的制备方法，主要通过以下步骤制得：
将钨粉(0.05-2微米)与硝酸镍水合物按W:Ni＝85:15的质量比混合。在室温条件下，将一定量的淀粉加入到水中，搅拌并缓慢升温至70℃，恒温1小时后得到粘性液体。
将上述均匀混合粉体加入所制备的粘性液体中，搅拌得到悬浊液浆料，浆料中粉末混合物、水、粘结剂的质量比是1:1:0.015。利用喷雾干燥机对上述浆料进行造粒，其中进料速度为0.25L/h，喷头温度为325℃，喷头转速为20r/min。
将前驱体粉末在氮气下升温至550℃，然后在氮气、氢气体积比为1:1的混合气氛下煅烧0.5h，然后样品在氮气、氢气体积比为1:1的混合气氛下冷却至室温，得到近球形多孔钨/镍复合粉末。
将还原后的多孔钨/镍复合粉体经60KW等离子体球化装置中进行球化，获得球形致密钨镍复合粉末。其中，进料速率为60g/min，载气为2L/min的氩气，中心气为30L/min的氩气，等离子体边气为氢气/氩气混合气体，其摩尔比为氢气:氩气＝0.1:1，等离子体边气的流量为90L/min。反应室压力为0.1Mpa。将球形致密钨镍复合粉末置于水中超声清洗2-3次，然后在N2保护气氛下、70℃烘干，得到W-10％Ni复合粉体。
实施例4
本实施例提供一种钨合金粉末的制备方法，主要通过以下步骤制得：
将钨粉(1-5微米)与硝酸镍水合物按W:Ni＝65:35的质量比混合。在室温条件下，将一定量的淀粉加入到水中，搅拌并缓慢升温至85℃，恒温2小时后得到粘性液体。
将上述均匀混合粉体加入所制备的粘性液体中，搅拌得到悬浊液浆料，浆料中粉末混合物、水、粘结剂的质量比是1:1:0.03。利用喷雾干燥机对上述浆料进行造粒，其中进料速度为0.5L/h，喷头温度为350℃，喷头转速为20r/min。
将前驱体粉末在氮气下升温至600℃，然后在氮气、氢气体积比为1:1的混合气氛下煅烧2h，然后样品在氮气、氢气体积比为1:1的混合气氛下冷却至室温，得到近球形多孔钨/镍复合粉末。
将还原后的多孔钨/镍复合粉体经80KW等离子体球化装置中进行球化，获得球形致密钨镍复合粉末。其中，进料速率为100g/min，载气为2L/min的氩气，中心气为40L/min的氩气，等离子体边气为氢气/氩气混合气体，其摩尔比为氢气:氩气＝0.15:1，等离子体边气的流量为100L/min。反应室压力为0.05Mpa。将球形致密钨镍复合粉末置于水中超声清洗2-3次，然后在N2保护气氛下、70℃烘干，得到W-30％Ni复合粉体。
实施例5
本实施例提供一种钨合金粉末的制备方法，主要通过以下步骤制得：
将钨粉(1-5微米)与硝酸镍水合物、硝酸铁按W:Ni:Fe＝75:12.5:12.5的质量比混合。在室温条件下，将一定量的PVA加入到水中，搅拌并缓慢升温至85℃，恒温2小时后得到粘性液体。
将上述均匀混合粉体加入所制备的粘性液体中，搅拌得到悬浊液浆料，浆料中粉末混合物、水、粘结剂的质量比是1:1:0.02。利用喷雾干燥机对上述浆料进行造粒，其中进料速度为0.4L/h，喷头温度为250℃，喷头转速为30r/min。
将前驱体粉末在氮气下升温至600℃，然后在氮气、氢气体积比为1:1的混合气氛下煅烧1.5h，然后样品在氮气、氢气体积比为1:1的混合气氛下冷却至室温，得到近球形多孔钨/镍/铁复合粉末。
将还原后的多孔钨/镍/铁复合粉体经80KW等离子体球化装置中进行球化，获得球形致密钨/镍/铁复合粉末。其中，进料速率为50g/min，载气为2L/min的氩气，中心气为40L/min的氩气，等离子体边气为氢气/氩气混合气体，其摩尔比为氢气:氩气＝0.15:1，等离子体边气的流量为100L/min。反应室压力为0.1Mpa。将球形致密钨/镍/铁复合粉末置于水中超声清洗2-3次，然后在N2保护气氛下、70℃烘干，得到W-10％Ni-10％Fe复合粉体。
实施例6
本实施例提供一种钨合金粉末的制备方法，主要通过以下步骤制得：将钨粉(0.5-3微米)与硝酸镍水合物、硝酸钴按W:Ni:Co＝75:12.5:12.5的质量比混合。在室温条件下，将一定量的聚乙二醇加入到水中，搅拌并缓慢升温至60℃，恒温1小时后得到粘性液体。
将上述均匀混合粉体加入所制备的粘性液体中，搅拌得到悬浊液浆料，浆料中粉末混合物、水、粘结剂的质量比是1:1:0.01。利用喷雾干燥机对上述浆料进行造粒，其中进料速度为0.1L/h，喷头温度为300℃，喷头转速为20r/min。
将前驱体粉末在氮气下升温至700℃，然后在氮气、氢气体积比为1:1的混合气氛下煅烧2h，然后样品在氮气、氢气体积比为1:1的混合气氛下冷却至室温，得到近球形多孔钨/镍/钴复合粉末。
将还原后的多孔钨/镍/钴复合粉体经15KW等离子体球化装置中进行球化，获得球形致密钨/镍/钴复合粉末。其中，进料速率为5g/min，载气为0.5L/min的氩气，中心气为10L/min的氩气，等离子体边气为氢气/氩气混合气体，其摩尔比为氢气:氩气＝0.05:1，等离子体边气的流量为20L/min。反应室压力为0.1Mpa。将球形致密钨/镍/钴复合粉末置于水中超声清洗2-3次，然后在N2保护气氛下、70℃烘干，得到W-10％Ni-10％Co复合粉体。
实施例7
本实施例提供一种钨合金粉末的制备方法，主要通过以下步骤制得：
将钨粉(2-5微米)与硝酸镍水合物、硝酸铜按W:Ni:Cu＝75:12.5:12.5的质量比混合。在室温条件下，将一定量的壳聚糖加入到水中，搅拌并缓慢升温至90℃，恒温1小时后得到粘性液体。
将上述均匀混合粉体加入所制备的粘性液体中，搅拌得到悬浊液浆料，浆料中粉末混合物、水、粘结剂的质量比是1:1:0.01。利用喷雾干燥机对上述浆料进行造粒，其中进料速度为0.25L/h，喷头温度为320℃，喷头转速为25r/min。
将前驱体粉末在氮气下升温至650℃，然后在氮气、氢气体积比为1:1的混合气氛下煅烧1h，然后样品在氮气、氢气体积比为1:1的混合气氛下冷却至室温，得到近球形多孔钨/镍/铜复合粉末。
将还原后的多孔钨/镍/铜复合粉体经40KW等离子体球化装置中进行球化，获得球形致密钨/镍/铜复合粉末。其中，进料速率为35g/min，载气为1L/min的氩气，中心气为20L/min的氩气，等离子体边气为氢气/氩气混合气体，其摩尔比为氢气:氩气＝0.05:1，等离子体边气的流量为60L/min。反应室压力为0.08Mpa。将球形致密钨/镍/铜复合粉末置于水中超声清洗2-3次，然后在N2保护气氛下、70℃烘干，得到W-10％Ni-10％Cu复合粉体。
对比例1
本对比例提供一种钨合金粉末，主要通过以下步骤制得：
本对比例的制备方法与实施例1的制备方法的不同之处在于：本对比例以钨粉、钴粉、钛粉、铬粉、碳化铬为原料，与水和粘接剂混合得到浆料。其中混合粉末、水、粘接剂的质量比为1:1:0.03。再经过热还原、等离子体球化和清洗得到复合粉末。
对比例2
本对比例提供一种钨合金粉末，主要通过以下步骤制得：
本对比例的制备方法与实施例1的制备方法的不同之处在于：喷雾造粒得到前驱体粉末后，不进行热还原，直接进行等离子体球化处理，清洗得到复合粉末。
对比例3
本对比例提供一种钨合金粉末，主要通过以下步骤制得：
本对比例的制备方法与实施例1的制备方法的不同之处在于：等离子体球化后，不进行清洗，直接得到复合粉体。
试验例1
选取实施例1-7、对比例1-3制得的复合粉体，分别进行检测，检测结果如下：
表1检测结果
由表1可知，采用本申请提供的制备方法的实施例1-7制得的复核粉体的球形度高，致密度高，氧含量低于100ppm，元素分布不均。与对比例1相比，实施例1采用钨粉与金属盐为原料制备浆料，粉体的均匀性好，钨铜在颗粒内分布均匀。与对比例2相比，实施例1采用热还原与等离子体球化复合除氧，使得复合粉体的氧含量降低。与对比例3相比，实施例1在等离子体球化后还进行清洗，除去粉体表面的纳米粉末，降低复合粉体的氧含量。
试验例2
选取实施例1中的喷雾造粒得到的前驱体粉末，对该粉末进行性能检测。该前驱体粉末的粒度在10-50μm，粉体呈近球形、内部多孔。图2、图3和图4为该前驱体粉末的背散射电镜图，图2为前驱体粉末的表面形貌图，图3和图4为前驱体粉末的粉体剖面图。由图2可知，喷雾造粒得到的前驱体粉末表面具有孔隙。图3和图4可知，前驱体粉末为实心结构，钨、铜元素在颗粒内分布均匀，铜盐析出沉积在钨粉表面，将部分钨粉完全包覆(灰色颗粒)，不过由于铜盐含量低，部分钨粉未被包覆(亮色颗粒)。
选取实施例1中经过热还原的球形多孔钨/铜复合粉末进行检测。图5为球形多孔钨/铜复合粉末的XRD检测结果，由图5的XRD分析结果可知，还原后粉体由金属钨、金属铜组成。采用滴定分析法测得钨、铜的质量比为76.5:23.5。氮氧分析仪测量结果表明：氧含量为2890ppm。
选取实施例1中经过等离子体球化得到的球形致密钨铜复合粉末，对其进行检测。图6为球形致密钨铜复合粉末的XRD检测图，图7为球形致密钨铜复合粉末的表面形貌SEM图，图8为球形致密钨铜复合粉末的剖面SEM图。由图6可知，球化后粉体仍由金属钨、金属铜组成。不过由于W、Cu理化性质差异，Cu在球化过程中蒸发正严重，使得XRD中Cu含量降低，XRD中Cu的衍射峰峰高降低。采用滴定分析法测得钨、铜的质量比为＝80.3:20.7。由图7和图8可知，球化后粉球形度显著提升，内部孔隙也消除，接近完全致密。内部W相(亮色条纹)、Cu(暗色条纹)均匀分布。
试验例3
选取实施例1制得的钨铜复合粉末和市售球形钨铜粉末，其中市售球形钨铜粉末为钨粉(D50＝35μm)与纯铜粉(D50＝5μm)按W:Cu＝80:20质量比混合。
打印条件：采用3D激光打印设备，分别以实施例1制得的钨铜复合粉末和市售球形钨铜粉末为原料进行3D激光打印。激光功率为200W，打印线速度300mm/s。
打印结果：实施例1制得的钨铜复合粉末的打印样品相对致密度为93.8％，氧含量为189ppm。市售球形钨铜粉末的打印样品相对致密度为85.3％，氧含量为3297ppm。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (10)

1.一种钨合金粉末的制备方法，其特征在于，包括：对钨基前驱体粉末进行热还原的步骤和等离子体球化的步骤，所述钨基前驱体粉末采用钨粉与金属盐为主要原料造粒而得。
2.根据权利要求1所述的钨合金粉末的制备方法，其特征在于，所述钨粉与所述金属盐的质量比为70-97:3-30。
3.根据权利要求1或2所述的钨合金粉末的制备方法，其特征在于，所述原料还包括粘接剂和水，所述钨粉与所述金属盐的混合物、所述粘接剂以及所述水的质量比为1:0.01-0.1:0.1-3。
4.根据权利要求1所述的钨合金粉末的制备方法，其特征在于，所述热还原的步骤包括：将所述钨基前驱体粉末在500-800℃、还原气氛条件下煅烧0.1-2h，再在还原气氛条件下冷却。
5.根据权利要求1所述的钨合金粉末的制备方法，其特征在于，所述等离子体球化的步骤包括：将所述钨基前驱体粉末经过热还原得到的钨基复合粉体在载气的保护下，在温度为8000-12000℃的氢等离子体区域熔化，然后冷却形成球形钨基复合粉体。
6.根据权利要求5所述的钨合金粉末的制备方法，其特征在于，所述等离子体球化的步骤中，所述载气为氩气、氦气中的任意一种或两种，所述载气的流量为1～5L/min，中心气为氩气15～25L/min，等离子体边气为氢气与氩气的混合气体，氢气与氩气摩尔比为0.05-0.5:1，所述等离子体边气的流量为45-75L/min。
7.根据权利要求5所述的钨合金粉末的制备方法，其特征在于，所述氢等离子体区域的反应室压力为0.01-0.15Mpa，所述钨基前驱体粉末的进料速率为0.1-100g/min。
8.根据权利要求1所述的钨合金粉末的制备方法，其特征在于，还包括对等离子体球化得到的球形钨基复合粉体进行清洗，并在50-150℃的惰性气氛下干燥的步骤。
9.一种钨合金粉末，其特征在于，由如权利要求1至8任一项所述的钨合金粉末的制备方法制备而成。
10.如权利要求9所述的钨合金粉末在3D打印和喷涂领域的应用。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111036931A (zh) * 2019-12-04 2020-04-21 上大新材料(泰州)研究院有限公司 一种钨钴合金粉末及其制备方法
CN111925213A (zh) * 2020-06-16 2020-11-13 季华实验室 一种表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体及其成型方法
CN113523295A (zh) * 2021-07-20 2021-10-22 天津大学 一种增材制造用铜包覆钨球形复合粉末的制备方法
CN114713833A (zh) * 2022-03-10 2022-07-08 崇义章源钨业股份有限公司 基于原位还原的球形钨基复合粉末及其制备方法
CN114918417A (zh) * 2022-06-02 2022-08-19 崇义章源钨业股份有限公司 一种球形硅钨复合粉的制备方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1413268A (zh) * 1999-12-22 2003-04-23 H.C.施塔克股份有限公司 粉末混合物或复合粉末、其制备方法和它们在复合材料中的用途
CN1565782A (zh) * 2003-06-12 2005-01-19 中南大学 用溶胶－喷雾干燥－热还原制备纳米级钨基复合粉末的方法
CN101537491A (zh) * 2009-04-30 2009-09-23 北京科技大学 一种制备铜包钨复合粉末的方法
KR100981368B1 (ko) * 2007-06-25 2010-09-10 한국과학기술연구원 텅스텐 복합 분말, 이로부터 형성된 코팅재, 및 텅스텐복합 분말의 제조 방법
CN104722753A (zh) * 2015-03-24 2015-06-24 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 一种射孔弹药型罩用钨铜粉末制备方法
CN106001594A (zh) * 2016-07-15 2016-10-12 北京科技大学 一种超粗球形钨粉的制备方法
CN106735161A (zh) * 2015-11-19 2017-05-31 台耀科技股份有限公司 制备多孔球状铁基合金粉的方法、其粉末和烧结体
CN107008916A (zh) * 2017-04-12 2017-08-04 湖南元极新材料有限公司 一种球形镍铼合金粉末及其制备方法、应用
CN107354333A (zh) * 2017-06-28 2017-11-17 常州文诺纺织品有限公司 一种钨铜复合材料的制备方法
CN107931622A (zh) * 2017-12-14 2018-04-20 西北有色金属研究院 一种难熔材料球形粉末的制备方法
CN109158612A (zh) * 2018-09-21 2019-01-08 河南科技大学 一种钨合金前驱复合粉体的制备方法、钨合金及其制备方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1413268A (zh) * 1999-12-22 2003-04-23 H.C.施塔克股份有限公司 粉末混合物或复合粉末、其制备方法和它们在复合材料中的用途
CN1565782A (zh) * 2003-06-12 2005-01-19 中南大学 用溶胶－喷雾干燥－热还原制备纳米级钨基复合粉末的方法
KR100981368B1 (ko) * 2007-06-25 2010-09-10 한국과학기술연구원 텅스텐 복합 분말, 이로부터 형성된 코팅재, 및 텅스텐복합 분말의 제조 방법
CN101537491A (zh) * 2009-04-30 2009-09-23 北京科技大学 一种制备铜包钨复合粉末的方法
CN104722753A (zh) * 2015-03-24 2015-06-24 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 一种射孔弹药型罩用钨铜粉末制备方法
CN106735161A (zh) * 2015-11-19 2017-05-31 台耀科技股份有限公司 制备多孔球状铁基合金粉的方法、其粉末和烧结体
CN106001594A (zh) * 2016-07-15 2016-10-12 北京科技大学 一种超粗球形钨粉的制备方法
CN107008916A (zh) * 2017-04-12 2017-08-04 湖南元极新材料有限公司 一种球形镍铼合金粉末及其制备方法、应用
CN107354333A (zh) * 2017-06-28 2017-11-17 常州文诺纺织品有限公司 一种钨铜复合材料的制备方法
CN107931622A (zh) * 2017-12-14 2018-04-20 西北有色金属研究院 一种难熔材料球形粉末的制备方法
CN109158612A (zh) * 2018-09-21 2019-01-08 河南科技大学 一种钨合金前驱复合粉体的制备方法、钨合金及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴杰等: "喷雾转换法制备纳米WC-6Co复合粉的工艺研究", 《稀有金属与硬质合金》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111036931A (zh) * 2019-12-04 2020-04-21 上大新材料(泰州)研究院有限公司 一种钨钴合金粉末及其制备方法
CN111925213A (zh) * 2020-06-16 2020-11-13 季华实验室 一种表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体及其成型方法
CN113523295A (zh) * 2021-07-20 2021-10-22 天津大学 一种增材制造用铜包覆钨球形复合粉末的制备方法
CN113523295B (zh) * 2021-07-20 2023-01-17 天津大学 一种增材制造用铜包覆钨球形复合粉末的制备方法
CN114713833A (zh) * 2022-03-10 2022-07-08 崇义章源钨业股份有限公司 基于原位还原的球形钨基复合粉末及其制备方法
CN114713833B (zh) * 2022-03-10 2024-03-22 崇义章源钨业股份有限公司 基于原位还原的球形钨基复合粉末及其制备方法
CN114918417A (zh) * 2022-06-02 2022-08-19 崇义章源钨业股份有限公司 一种球形硅钨复合粉的制备方法
CN114918417B (zh) * 2022-06-02 2024-04-05 崇义章源钨业股份有限公司 一种球形硅钨复合粉的制备方法

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