一种等离子旋转电极雾化制备HoCu2球形颗粒的方法

本申请属于粉末加工工艺，更具体的涉及一种采用等离子旋转电极雾化制备深低温蓄冷材料hocu2球形颗粒的方法。

背景技术：

1、小型蓄冷式气体制冷机由于尺寸小、重量轻、效率高等突出特性，在低温领域得到了广泛的应用。在小型蓄冷式气体制冷机蓄冷器中填充大比热容球形蓄冷材料，在制冷循环过程中，该蓄冷材料与氦气为工质进行热交换，在低温范围发挥制冷功能，达到制冷的目的。

2、hocu2金属间化合物在深低温领域具有大比热容，是当前小型蓄冷式气体制冷机蓄冷器中填充的重要材料，决定着制冷机的工作效率。将填充材料制备成直径在154～500μm之间规则球体，不仅保证蓄冷材料与制冷循环工质有足够大的接触面积，而且还降低了制冷工质在蓄冷器中的流动阻力。

3、然而，由于hocu2金属间化合物本身脆性大、塑性韧性差的特点，材料加工困难，且目前国内关于hocu2球形粉末颗粒制备的研究还比较少，国内生产的低温制冷机中，用到的hocu2球形粉末颗粒大多依赖进口，国内还没有产业化的技术进行高效率的批量生产。文献“磁性蓄冷材料hocu2雾化粉末的制备研究，材料工程，2008年12期”采用旋转盘离心雾化法制备了hocu2球形粉末，其中粒径范围在154～300μm之间的得粉率在61.81％，30％是粒径小于154μm的粉末，300μm以上为非球形粉。该方法制备的粉末品质和得粉率都很难满足产业化的要求。

4、因此，如何制备出球形度高、表面光洁、粒径分布集中在特定范围内的hocu2材料，对开展深低温蓄冷材料球形粉末颗粒制备工艺的研究具有重要意义，对hocu2球形粉末颗粒产业化生产具有重大意义。

技术实现思路

1、技术问题

2、针对目前制备的hocu2球形粉末颗粒品质差、产率低、无法满足产业化生产等问题，本发明提供了一种深低温蓄冷材料hocu2球形颗粒制备方法，采用等离子旋转电极雾化法制备hocu2蓄冷材料球形粉末颗粒，制备的hocu2粉末颗粒球形度高、粒径分布窄、少空心粉和卫星粉，具有优异的低温比热性能，适用于小型低温制冷机中填充的蓄冷材料，可应用于深低温领域；该方法生产效率高(粒径为150～500μm的hocu2球形粉末颗粒占90wt％以上)，适用于产业化生产hocu2球形粉末颗粒。

3、技术方案

4、为达到上述目的，本发明提供了一种新的制备hocu2球形颗粒的方法。

5、根据本发明的第一方面，提供了一种等离子旋转电极雾化制备hocu2球形颗粒的方法，包括以下步骤：

6、s1)使用真空感应炉将ho金属和cu金属以1∶2的摩尔比熔炼得到铸锭，然后加工制成hocu2金属棒材；

7、s2)将步骤s1)制备得到的hocu2金属棒材作为自耗电极，抽真空处理后通入氩气作为保护气体，在氩气氛围下高速旋转，进行等离子旋转电极雾化，得到hocu2球形粉末颗粒；

8、s3)对步骤s2)得到的球形颗粒进行筛分，得到粒径范围在150～500μm的hocu2球形粉末颗粒。

9、优选地，在步骤s1)中，金属ho的纯度为99.9％以上，金属cu的纯度为99.9％以上。

10、优选地，在步骤s1)中，将铸锭机加工，将机加工完成后的毛坯在平面磨床上进行磨削精加工，得到直径为30～50mm的棒料。

11、优选地，在步骤s1)中，所述hocu2金属棒材的直径为30～50mm，长度为100～150mm，表面粗糙度≤1mm，棒材的圆度偏角≤0.05mm，直线偏度≤0.01mm。

12、优选地，在步骤s2)中，当真空处理的真空度在3～10×10-3pa后，通入保护气体后的压力为0.1mpa，即，1个大气压，所述保护气体为氩气。

13、优选地，在步骤s2)中，通入保护气体后的环境中氧含量＜0.1wt％。

14、优选地，在步骤s2)中，所述等离子旋转电极雾化制粉，hocu2电极棒棒料转速控制在4000～6000r/min，熔化电流300～700a，棒料进给速度1.5～2.5mm/s。

15、优选地，在步骤s3)中，经过筛分后，粒径在150～500μm之间的hocu2球形颗粒的收率高于90wt％，即，步骤s3)筛分得到的粒径在150～500μm之间的hocu2球形颗粒与步骤s2)中得到的hocu2球形颗粒重量比大于90wt％。

16、优选地，在步骤s3)中得到的hocu2球形粉末颗粒的流动性为14.25～14.78s/50g，和/或松装密度为5.88～5.93g/cm3，和/或振实密度为6.54～6.62g/cm3。

17、优选地，hocu2球形颗粒用作深低温蓄冷材料。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

19、本发明采用等离子旋转电极雾化法制备出hocu2球形粉末颗粒，粒径分布窄、球形度高、表面光洁、少空心粉和卫星粉，同时气体夹杂少，粉末颗粒品质高，具有优异的低温比热性能，特别适用于小型低温制冷机蓄冷器中填充的蓄冷材料。

20、在本发明中，通过设计实验，控制棒材尺寸、电极棒转速、电流强度等参数控制粉末颗粒粒度，制备出hocu2球形粉末颗粒合格率高，提高了生产效率，解决了国内产业化生产hocu2球形粉末颗粒技术难题。

技术特征：

1.一种等离子旋转电极雾化制备hocu2球形颗粒的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的等离子旋转电极雾化制备hocu2球形颗粒的方法，其中，

3.根据权利要求1或2所述的等离子旋转电极雾化制备hocu2球形颗粒的方法，其中，

4.根据权利要求1至3中任一项所述的等离子旋转电极雾化制备hocu2球形颗粒的方法，其中，

5.根据权利要求1至4中任一项所述的等离子旋转电极雾化制备hocu2球形颗粒的方法，其中，

6.根据权利要求1至5中任一项所述的等离子旋转电极雾化制备hocu2球形颗粒的方法，其中，

7.根据权利要求1至6中任一项所述的等离子旋转电极雾化制备hocu2球形颗粒的方法，其中，

8.根据权利要求1至7中任一项所述的等离子旋转电极雾化制备hocu2球形颗粒的方法，其中，

9.根据权利要求1至8中任一项所述的等离子旋转电极雾化制备hocu2球形颗粒的方法，其中，

10.根据权利要求1至9中任一项所述的等离子旋转电极雾化制备hocu2球形颗粒的方法，其中，

技术总结本发明提供了等离子旋转电极雾化制备HoCu2球形颗粒的方法，包括以下步骤：S1)使用真空感应炉将Ho金属和Cu金属以1∶2的摩尔比熔炼得到铸锭，然后加工制成HoCu2金属棒材；S2)将步骤S1)制备得到的HoCu2金属棒材作为自耗电极，抽真空处理后通入氩气作为保护气体，在氩气氛围下高速旋转，进行等离子旋转电极雾化，得到HoCu2球形粉末颗粒；S3)对步骤S2)得到的球形颗粒进行筛分，得到粒径范围在150～500μm的HoCu2球形粉末颗粒。粒径范围在150～500μm的HoCu2球形粉末颗粒的收率在90wt％以上，且制备出HoCu2球形粉末颗粒球形度高、表面光洁、低温比热大，适用于小型低温制冷机中填充的蓄冷材料。技术研发人员：张久兴,李响,罗时峰,王楠,王衍,杨新宇,韩翠柳,李东辉受保护的技术使用者：合肥工业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5