本發明屬于粉末冶金制備技術領域，具體涉及一種高品質球形鎳粉的制備方法。
背景技術：
鎳是工業上應用比較廣泛的材料之一，純鎳具有優良的耐蝕性，較高的電真空性能和電磁控制性能，同時具有優良的焊接性能、加工性能以及較好的力學性能，因此純鎳廣泛應用于化工、機械電子、食品等方面，而且也越來越多的應用到特殊用途的零部件、機器制造、火箭技術裝備等產品中。純鎳熔點高，力學性能和冷、熱壓力加工性能好，耐腐蝕性優良，是耐熱濃堿溶液腐蝕的最好材料，耐中性和微酸性溶液以及有機溶劑，在大氣、淡水和海水中化學性穩定，一般用作機械、化工設備的耐腐蝕構件，精密儀器結構件，電子管和無線電設備零件，醫療器械及食品工業餐具器皿和電鍍等。純鎳與鎳基合金相比，純鎳具有更高的導電性、導熱性和塑性。純鎳加工性能良好，可加工成不同形狀的產品。
近些年來，隨著金屬增材制造技術的不斷發展，對粉末需求不斷增大的同時，對粉末的品質也有了更高的要求。金屬粉末的質量對成形件的性能有著決定性的影響，因此如何制備出高品質球形鎳粉就顯得尤為重要。
技術實現要素：
為克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種高品質球形鎳粉的制備方法，解決了增材制造技術制備金屬鎳過程中出現的粉末形狀不佳導致變形能力差的問題；確保成形后的金屬鎳成分均勻、組織細小、性能優異，滿足工程應用的要求。
為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種高品質球形鎳粉的制備方法，包括以下步驟：
1）按照純鎳的成分配料，采用真空感應熔煉和電渣重熔工藝熔煉鎳棒；
2）對熔煉的鎳棒進行精車加工成電擊棒，加工后的電極棒的直徑為10-100mm，長度為600-800mm，圓度偏差小于0.05mm，直線度偏差小于0.1mm/m，粗糙度小于1.5μm；
3）裝載電極棒至反應室中，對反應室抽真空至10-3~10-2Pa，向反應室充入氦氣、氬氣或氦氬混合氣，使腔室內壓力為0.01~1MPa，氣氛中氧含量小于0.1wt%；
4）PREP制粉設備的等離子槍功率為100-300kW，等離子炬包含鎢陰極和銅陽極，電極棒不做電極，等離子體對電極棒端部進行加熱，使電極棒端部均勻熔化，電極棒轉速為10000-30000r/min，霧化液滴在離心力作用下從電極棒端部被甩出，形成液滴，液滴在惰性氣體環境中快速冷卻成球形顆粒，落入反應室底部收集器中；
5）在惰性氣體保護下，對制得的鎳粉末篩分和包裝。
所述的鎳粉平均粒度為40μm-300μm。
所述的鎳粉為平均粒度小于60μm的超細粉末。
所述的步驟4）球形顆粒的圓形度為98%以上。
本發明的有益效果在于：
本發明使用非轉移弧等離子旋轉電極工藝，在超高轉速條件下，能夠制得高品質、高圓形度的鎳粉，其成型件能夠滿足航空發動機的應用需求。
本發明通過調整工藝參數可獲得平均粒度為40μm-400μm的鎳粉，尤其能夠制得平均粒度小于60μm的超細粉末，夾雜物小于10顆/kg，制粉過程增氧量在100-1000ppm范圍內可控；并且保證粉末的圓形度大于98%。
附圖說明
圖1為本發明鎳粉的掃描電鏡圖。
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
一種高品質球形鎳粉的制備方法，包括以下步驟：
1）按照純鎳的成分配料，采用真空感應熔煉和電渣重熔工藝熔煉鎳棒；
2）對熔煉的鎳棒進行精車加工成電擊棒，加工后的電極棒直徑為55mm，長度為500mm，圓度偏差0.03mm，直線度偏差0.045mm/450mm，粗糙度1.22μm；
3）裝載電極棒至反應室中，對反應室抽真空至2×10-3Pa，向反應室充入氦氣，使腔室內壓力為0.13MPa；
4）PREP制粉設備的等離子槍功率為200kW，等離子炬包含鎢陰極和銅陽極，電極棒不做電極，等離子體對電極棒端部進行加熱，電極棒轉速為11000r/min，使端部均勻熔化，霧化液滴在離心力作用下從電極棒端部被甩出并形成液滴，液滴在惰性氣體環境中快速冷卻成球形顆粒，落入反應室底部收集器中；
5）在惰性氣體保護下，對制得的鎳粉進行篩分和包裝。
所述的鎳粉平均粒度為277μm。
所述的步驟4）粉末圓形度為99.6%。
實施例2
一種高品質球形鎳粉的制備方法，包括以下步驟：
1）按照純鎳的成分配料，采用真空感應熔煉和電渣重熔工藝熔煉鎳棒；
2）對熔煉的鎳棒進行精車加工成電擊棒，加工后的電極棒的直徑為75mm，長度為650mm，圓度偏差0.025mm，直線度偏差0.025mm/650mm，粗糙度0.58μm；
3）裝載電極棒至反應室中，對反應室抽真空至7×10-3Pa，向反應室充入氦氣，使腔室內壓力為0.14MPa；
4）PREP制粉設備的等離子槍功率為100kW，等離子炬包含鎢陰極和銅陽極，電極棒不做電極，等離子體對電極棒端部進行加熱，電極棒轉速為17000r/min，使端部均勻熔化，霧化液滴在離心力作用下從電極棒端部被甩出并形成液滴，液滴在惰性氣體環境中快速冷卻成球形顆粒，落入反應室底部收集器中；
5）在惰性氣體保護下，對制得的鎳粉進行篩分和包裝。
所述的鎳粉平均粒度為180 μm。
所述的步驟4）粉末圓形度為99.6%。
實施例3
一種高品質球形鎳粉的制備方法，包括以下步驟：
1）按照純鎳的成分配料，采用真空感應熔煉和電渣重熔工藝熔煉鎳棒；
2）對熔煉的鎳棒進行精車加工成電擊棒，加工后的電極棒的直徑為65mm，長度為800mm，圓度偏差0.06mm，直線度偏差0.04mm/800mm，粗糙度1.23μm；
3）裝載電極棒至反應室中，對反應室抽真空至3×10-3Pa，向反應室充入氦氣，使腔室內壓力為0.14MPa；
4）PREP制粉設備的等離子槍功率為300kW，等離子炬包含鎢陰極和銅陽極，電極棒不做電極，等離子體對電極棒端部進行加熱，電極棒轉速為29000r/min，使端部均勻熔化，霧化液滴在離心力作用下從電極棒端部被甩出并形成液滴，液滴在惰性氣體環境中快速冷卻成球形顆粒，落入反應室底部收集器中；
5）在惰性氣體保護下，對制得的鎳粉進行篩分和包裝。
所述的鎳粉平均粒度為53μm。
所述的步驟4）粉末圓形度為99.7%。
所述的粉末整體形貌及能譜如附圖1所示，從微觀形貌能看出該方法制備的鎳粉非常純凈，圓形度高，沒有非球形粉末顆粒。