一种激光熔覆用核级马氏体不锈钢粉末制备方法与流程

本发明属于粉末冶金，具体涉及一种激光熔覆用核级马氏体不锈钢粉末制备方法。

背景技术：

1、激光熔覆技术因具有热输入准确控制，焊接速度高，冷却速度快，热变形小，熔覆层厚度可控性好的特点，可以获得组织致密、高性能(如耐磨性、耐腐蚀性能、耐冲蚀磨损性等)的熔覆层。并且激光熔覆技术可以通过离线编程、路径规划等方式，对复杂结构件的缺陷进行修复，具有传统堆焊方法所不具备的优势。

2、激光熔覆修复技术需要具有流动性好的高球形度粉末，而目前用于激光熔覆的高球形度核级马氏体不锈钢粉末还未见报道。现有的水雾化、气雾化法制备球形不锈钢粉末，均因纯度低、氧含量高、球形度低、高空心粉率等问题，难以满足核级结构件激光熔覆修复的需要。

3、因此，开发一种激光熔覆用核级马氏体不锈钢粉末制备方法成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种激光熔覆用核级马氏体不锈钢粉末制备方法，能够解决现有方法中存在的纯度低、氧含量高、球形度低、高空心粉率等问题。

2、本发明的技术方案如下：一种激光熔覆用核级马氏体不锈钢粉末制备方法，包括以下步骤：

3、步骤一：将核级马氏体不锈钢进行机加工；

4、步骤二：将步骤一中经机加工后的核级马氏体不锈钢装入等离子旋转电极雾化制粉设备中，并将等离子旋转电极雾化制粉设备内抽真空；

5、步骤三：向步骤二中抽真空后的等离子旋转电极雾化制粉设备内通入保护气体，然后启动等离子旋转电极雾化制粉设备中的等离子枪和旋转电机，对机加工后的核级马氏体不锈钢进行雾化制粉，得到雾化粉末；

6、步骤四：将步骤三中得到的雾化粉末冷却后进行筛分，然后在真空条件下进行封装，得到核级马氏体不锈钢球形粉末。

7、步骤一所述中核级马氏体不锈钢的牌号为en1.4313，直径为30mm。

8、步骤二中所述抽真空使等离子旋转电极雾化制粉设备内的真空度小于1.0×10-2pa。

9、所述步骤三中雾化制粉过程中工艺参数如下：电极棒转速为22000-24000r/min，熔化电流为700a，进料速率为1.2mm/s，工作气体为高纯氩气。

10、步骤三中所述保护气体由高纯氩气组成，

11、氩气纯度为99.99％。

12、步骤四中马氏体不锈钢粉末粒度分布为d10＝55.09μm；d50＝85.36μm；d90＝142.62μm；氧含量≤0.013％，氮含量≥0.05％；球形度为0.943；流动性为16.2s/50g；松装密度和振实密度为4.56g/cm3和5.02g/cm3。

13、本发明的有益效果在于：本发明将经机加工后的核级马氏体不锈钢棒装入等离子旋转电极雾化制粉设备进行雾化制粉，实现了不锈钢球形粉末的制备，制备的不锈钢球形粉末，球形率很高，可达0.943；粒度分布集中，粉末粒度分布为d10＝55.09μm，d50＝85.36μm，d90＝142.62μm；氧含量≤0.013％，氮含量≥0.05％；流动性好，为16.2s/50g；松装密度和振实密度高，为4.56g/cm3和5.02g/cm3。解决了核级马氏体不锈钢粉末球形度低、粉末粒度小、氧含量高、氮损耗等问题；通过改进设备结构和调控雾化制粉中的各项工艺参数，保证了制备的不锈钢球形粉末球形度高、表面洁净，防止了不锈钢球形粉末颗粒表面粘接更细粉末，降低了粉末氧含量，改善了不锈钢球形粉末的流动性、松装密度等粉末性能；采用的方法简化可行，制备的核级马氏体不锈钢球形粉末质量稳定，为核级结构件激光熔覆修复提供了原料；通过控制核级马氏体不锈钢的直径在φ30mm左右，不但保证了粉末粒度范围和粉末粒度的一致性，节约了成本，增加了生产能力，也增加了产量，提高了生产效率；采用高纯氩气作为等离子旋转电极雾化制粉气氛，保证了雾化制粉过程中不受其他气体的影响，提高了核级马氏体不锈钢球形粉末的纯度，降低了粉末氧含量，并且保证了核级马氏体不锈钢氮含量，降低了制粉过程中氮元素的损耗。

技术特征：

1.一种激光熔覆用核级马氏体不锈钢粉末制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种激光熔覆用核级马氏体不锈钢粉末制备方法，其特征在于：步骤一所述中核级马氏体不锈钢的牌号为en1.4313，直径为30mm。

3.如权利要求1所述的一种激光熔覆用核级马氏体不锈钢粉末制备方法，其特征在于：步骤二中所述抽真空使等离子旋转电极雾化制粉设备内的真空度小于1.0×10-2pa。

4.如权利要求1所述的一种激光熔覆用核级马氏体不锈钢粉末制备方法，其特征在于：所述步骤三中雾化制粉过程中工艺参数如下：电极棒转速为22000-24000r/min，熔化电流为700a，进料速率为1.2mm/s，工作气体为高纯氩气。

5.如权利要求1所述的一种激光熔覆用核级马氏体不锈钢粉末制备方法，其特征在于：步骤三中所述保护气体由高纯氩气组成。

6.如权利要求5所述的一种激光熔覆用核级马氏体不锈钢粉末制备方法，其特征在于：氩气纯度为99.99％。

7.如权利要求1所述的一种激光熔覆用核级马氏体不锈钢粉末制备方法，其特征在于：步骤四中马氏体不锈钢粉末粒度分布为d10＝55.09μm；d50＝85.36μm；d90＝142.62μm；氧含量≤0.013％，氮含量≥0.05％；球形度为0.943；流动性为16.2s/50g；松装密度和振实密度为4.56g/cm3和5.02g/cm3。

技术总结本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种激光熔覆用核级马氏体不锈钢粉末制备方法。包括以下步骤：步骤一：将核级马氏体不锈钢进行机加工；步骤二：将步骤一中经机加工后的核级马氏体不锈钢装入等离子旋转电极雾化制粉设备中，并将等离子旋转电极雾化制粉设备内抽真空；步骤三：向步骤二中抽真空后的等离子旋转电极雾化制粉设备内通入保护气体，然后启动等离子旋转电极雾化制粉设备中的等离子枪和旋转电机，对机加工后的核级马氏体不锈钢进行雾化制粉，得到雾化粉末；步骤四：将步骤三中得到的雾化粉末冷却后进行筛分，然后在真空条件下进行封装，得到核级马氏体不锈钢球形粉末。有益效果在于：本发明将经机加工后的核级马氏体不锈钢棒装入等离子旋转电极雾化制粉设备进行雾化制粉，实现了不锈钢球形粉末的制备，制备的不锈钢球形粉末，球形率很高，可达0.943。技术研发人员：胡明磊,张维,徐科,胡斌,文杰,张王超,柳松见,胡则栋受保护的技术使用者：中核核电运行管理有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11