阅读说明：本技术 一种镍基合金薄壁圆管的制备方法 (Preparation method of nickel-based alloy thin-wall circular tube ) 是由 马宽 李安 黄椿森 唐洪奎 瞿宗宏 赖运金 王庆相 梁书锦 张平祥 于 2019-09-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种镍基合金薄壁圆管的制备方法,具体为：首先称取合金粉末和氯化钠混合均匀,得到混合粉末；另外称取氯化钠,制备氯化钠圆棒；将混合粉末通过大气等离子喷涂法喷涂至匀速旋转的氯化钠圆棒表面；将带有涂层的氯化钠圆棒放入真空炉中,高温烧结；将带有涂层的氯化钠圆棒放入水中,使用超声波进行清洗,直至氯化钠圆棒溶解脱落,得到合金圆管,本发明采用高球形度高温合金粉末结合等离子喷涂方法制备多孔高温合金柱状薄壁圆管,工艺简单,管壁厚度可控,基体材料可回收重复利用。(The invention discloses a preparation method of a nickel-based alloy thin-wall circular tube, which comprises the following steps: firstly, weighing alloy powder and sodium chloride, and uniformly mixing to obtain mixed powder; in addition, sodium chloride is weighed to prepare a sodium chloride round bar; spraying the mixed powder on the surface of a sodium chloride round bar rotating at a constant speed by an atmospheric plasma spraying method; putting the sodium chloride round bar with the coating into a vacuum furnace, and sintering at high temperature; the porous high-temperature alloy cylindrical thin-wall circular tube is prepared by combining high-sphericity high-temperature alloy powder with a plasma spraying method, the process is simple, the wall thickness of the tube is controllable, and the substrate material can be recycled.)

一种镍基合金薄壁圆管的制备方法

技术领域

本发明属于高温合金粉末冶金技术领域，涉及一种镍基合金薄壁圆管的制备方法。

背景技术

多孔材料作为一种优异的工程材料，具有功能和结构的双重属性，是一类广泛使用并具有巨大应用潜力的结构功能材料。由于多孔材料具有低的密度、高的孔隙率、大的比表面积等特点，已被广泛应用于航空航天、原子能、环保、电化学、石油化工、冶金、机械、医药、建筑等行业、用以分离、过滤、布气、催化、电化学过程、消音、吸震、屏蔽、热交换等诸多场合，在科学技术和国民经济建设和发展中发挥着巨大作用。

目前，常见的多孔材料原材料多为钛及钛合金或不锈钢材料。然而，随着使用环境愈来愈苛刻，使用具有更加优异的原材料制备多孔材料具有一定的发展方向。高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料；并具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。以高温合金为基础材料制备多孔材料，具有一定的应用前景。

传统金属多孔圆管制备方法采用粉末烧结方式，即粉末与造孔剂进行压制成特定形状后在真空炉内进行烧结，对于薄壁形貌的试件，试件厚度越小，工艺难度越大。

发明内容

本发明的目的是提供一种镍基合金薄壁圆管的制备方法，解决了现有技术中存在的难以降低合金圆管厚度的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种镍基合金薄壁圆管的制备方法，具体按以下步骤进行：

步骤1，称取镍基合金粉末和氯化钠，按比例混合均匀，得到混合粉末，备用；

步骤2，另外称取氯化钠，放入不锈钢模具中，使用压块对氯化钠加压，氯化钠体积不变后，去掉模具，得到氯化钠圆棒；

步骤3，将步骤1得到的混合粉末通过大气等离子喷涂法喷涂至匀速旋转的氯化钠圆棒表面；

步骤4，将带有涂层的氯化钠圆棒放入真空炉中，高温烧结后进行保温，保温完成后随炉冷却至室温；

步骤5，将带有涂层的氯化钠圆棒放入水中，使用超声波进行清洗，直至氯化钠圆棒溶解脱落，得到合金圆管。

步骤1中，合金粉末粒度为15～150μm，所述氯化钠粒度为20～90μm，氯化钠和合金粉末的质量比为1：5～20。

步骤2中，模具内径为10～100mm，模具长度为80～150mm，模具厚度为3mm。

步骤3中，氯化钠圆棒的转速为20r/min～100r/min。

步骤3中，涂层厚度为0.2～20mm，涂层长度为80～150mm，涂层直径为10～100mm。

步骤4中，烧结温度为600～1200℃，保温时间为1～3h。

步骤5中，超声波频率为20～130KHz，清洗时间为4～10h，清洗温度为50～60℃。

步骤5中，对合金圆管内壁和表面进行喷砂处理。

本发明的有益效果是，本发明采用高球形度高温合金粉末结合等离子喷涂方法制备合金圆管，工艺简单，管壁厚度可控，基体材料可回收重复利用，是一种经济有效的制备方法。传统的制备方法是将粉末压制成所需形状的坯料，然后通过烧结获得最终产品，但是随着管坯的厚度降低，成形的难度增大，很难获得薄度小于1mm的多孔棒管，而本发明制备的多孔高温合金管厚度为0.2～20mm，孔隙大小均匀，具有一定的应用前景。

附图说明

图1是本发明一种镍基高温合金多孔薄壁圆管的工作示意图；

图2是本发明一种镍基高温合金多孔薄壁圆管横截面的微观形貌图。

图中，1.等离子枪，2.氯化钠圆棒，3.合金圆管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种镍基合金薄壁圆管的制备方法，具体按以下步骤进行：

步骤1，称取镍基合金粉末和氯化钠，按比例混合均匀，得到混合粉末，备用；

步骤2，另外称取氯化钠，放入不锈钢模具中，使用压块对氯化钠加压，氯化钠体积不变后，去掉模具，得到氯化钠圆棒；

步骤3，将步骤1得到的混合粉末通过大气等离子喷涂法喷涂至匀速旋转的氯化钠圆棒表面；

步骤4，将带有涂层的氯化钠圆棒放入真空炉中，高温烧结后进行保温，保温完成后随炉冷却至室温；

步骤5，将带有涂层的氯化钠圆棒放入水中，使用超声波进行清洗，直至氯化钠圆棒溶解脱落，得到合金圆管。

步骤1中，合金粉末粒度为15～150μm，所述氯化钠粒度为20～90μm，氯化钠和合金粉末的质量比为1：5～20。

步骤2中，模具内径为10～100mm，模具长度为80～150mm，模具厚度为3mm。

步骤3中，氯化钠圆棒的转速为20r/min～100r/min。

步骤3中，涂层厚度为0.2～20mm，涂层长度为80～150mm，涂层直径为10～100mm。

步骤4中，烧结温度为600～1200℃，保温时间为1～3h。

步骤5中，超声波频率为20～130KHz，清洗时间为4～10h，清洗温度为50～60℃。

步骤5中，对合金圆管内壁和表面进行喷砂处理。

本发明使用的合金粉末是通过PREP技术制备的高球形度合金粉末，本发明中所使用的热喷涂方法是将混合粉末进行加热至熔化或半熔化状态高速打击至氯化钠圆棒表面，获得一定厚度涂层的方法，本方法可制备较薄涂层，且涂层厚度较易控制，本发明采用高球形度高温合金粉末结合等离子喷涂方法制备合金圆管，工艺简单，管壁厚度可控，基体材料可回收重复利用。

实施例1

本发明一种镍基合金薄壁圆管的制备方法，具体按以下步骤进行：

步骤1，称取镍基合金粉末和氯化钠，按8:1的比例混合均匀，其中，合金粉末粒度为15μm，氯化钠粒度为20μm，得到混合粉末，备用；

步骤2，另外称取氯化钠，放入内径为25mm，长度为100mm，厚度为3mm的不锈钢模具中，使用压块对氯化钠加压，氯化钠体积不变后，去掉模具，得到Ф25mm×100mm的氯化钠圆棒；

步骤3，将步骤1得到的混合粉末通过大气等离子喷涂法喷涂至匀速旋转的氯化钠圆棒表面，氯化钠圆棒转速为100r/min，等离子枪移动速度为1m/s，喷涂层厚度为1mm；

步骤4，将带有涂层的氯化钠圆棒放入真空炉中，在900℃高温下烧结，然后保温1h，保温完成后随炉冷却至室温；

步骤5，将带有涂层的氯化钠圆棒放入50℃的水中，使用20KHz的超声波清洗4h，氯化钠圆棒溶解脱落，剩余涂层，对涂层的内外壁进行喷砂处理，得到合金圆管。

实施例2

本发明一种镍基合金薄壁圆管的制备方法，具体按以下步骤进行：

步骤1，称取镍基合金粉末和氯化钠，按5:1的比例混合均匀，其中，合金粉末粒度为50μm，氯化钠粒度为40μm，得到混合粉末，备用；

步骤2，另外称取氯化钠，放入内径为15mm，长度为80mm，厚度为3mm的不锈钢模具中，使用压块对氯化钠加压，氯化钠体积不变后，去掉模具，得到Ф15mm×80mm的氯化钠圆棒；

步骤3，将步骤1得到的混合粉末通过大气等离子喷涂法喷涂至匀速旋转的氯化钠圆棒表面，氯化钠圆棒转速为50r/min，等离子枪移动速度为0.5m/s，喷涂层厚度为0.2mm；

步骤4，将带有涂层的氯化钠圆棒放入真空炉中，在1200℃高温下烧结，然后保温1.5h，保温完成后随炉冷却至室温；

步骤5，将带有涂层的氯化钠圆棒放入55℃的水中，使用90KHz的超声波清洗6h，氯化钠圆棒溶解脱落，剩余涂层，对涂层的内外壁进行喷砂处理，得到合金圆管。

实施例3

本发明一种镍基合金薄壁圆管的制备方法，具体按以下步骤进行：

步骤1，称取镍基合金粉末和氯化钠，按20:1的比例混合均匀，其中，合金粉末粒度为150μm，氯化钠粒度为90μm，得到混合粉末，备用；

步骤2，另外称取氯化钠，放入内径为100mm，长度为150mm，厚度为3mm的不锈钢模具中，使用压块对氯化钠加压，氯化钠体积不变后，去掉模具，得到Ф100mm×150mm的氯化钠圆棒；

步骤3，将步骤1得到的混合粉末通过大气等离子喷涂法喷涂至匀速旋转的氯化钠圆棒表面，氯化钠圆棒转速为20r/min，等离子枪移动速度为2m/s，喷涂层厚度为5mm；

步骤4，将带有涂层的氯化钠圆棒放入真空炉中，在600℃高温下烧结，然后保温3h，保温完成后随炉冷却至室温；

步骤5，将带有涂层的氯化钠圆棒放入60℃的水中，使用130KHz的超声波清洗10h，氯化钠圆棒溶解脱落，剩余涂层，对涂层的内外壁进行喷砂处理，得到合金圆管。

实施例4

本发明一种镍基合金薄壁圆管的制备方法，具体按以下步骤进行：

步骤1，称取镍基合金粉末和氯化钠，按10:1的比例混合均匀，其中，合金粉末粒度为75μm，氯化钠粒度为70μm，得到混合粉末，备用；

步骤2，另外称取氯化钠，放入内径为90mm，长度为100mm，厚度为3mm的不锈钢模具中，使用压块对氯化钠加压，氯化钠体积不变后，去掉模具，得到Ф90mm×100mm的氯化钠圆棒；

步骤3，将步骤1得到的混合粉末通过大气等离子喷涂法喷涂至匀速旋转的氯化钠圆棒表面，氯化钠圆棒转速为70r/min，等离子枪移动速度为2m/s，喷涂层厚度为20mm；

步骤4，将带有涂层的氯化钠圆棒放入真空炉中，在700℃高温下烧结，然后保温1h，保温完成后随炉冷却至室温；

步骤5，将带有涂层的氯化钠圆棒放入60℃的水中，使用100KHz的超声波清洗7h，氯化钠圆棒溶解脱落，剩余涂层，对涂层的内外壁进行喷砂处理，得到合金圆管。

本发明实施例1、实施例2和实施例3制备的的合金圆管的厚度、空隙率如表1所示：

表1合金圆管的厚度及空隙率

从表中可以看出，本发明制备的合金圆管壁厚可控，孔隙平均尺寸相似。

图1是喷涂法制备合金圆管的示意图，通过等离子枪将混合粉末均匀喷涂至氯化钠圆棒上，形成涂层，图2是通过本发明制备的合金圆管的横截面的形貌示意图。