3d打印用模具钢粉及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印用模具钢粉及其制造方法。所述3D打印用模具钢粉包括以下重量百分比的固体原料：镍17～19wt％、钴11～12.75wt％、钼4～5wt％、铝0.1～0.2wt％、碳0～0.03wt％、硫0～0.01wt％、磷0～0.01wt％、铜0～0.5wt％、锰0～0.1wt％、硅0～0.1wt％、铬0～0.5wt％，余量为铁。所述3D打印用模具钢粉由原料经过熔融、雾化、冷却而成，本发明中模具钢粉去除了钛，使得熔点降低，同时减少了钛配料时的熔化时间，使得配料、熔炼、雾化周期缩短，形成熔体较为容易，中间漏包不易堵塞，生产较为顺利，生产效率大大提高。
【专利说明】
3D打印用模具钢粉及其制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印用模具钢粉及其制造方法。
【背景技术】
[0002]3D打印技术是增材制造与智能制造技术的另一个代名词，是通过数据资料为技术，通过分层的原则在3D打印机中实现智能、自由的成型，不受复杂程度约束，金属3D打印技术是通过金属3D打印机对粉末实现分层打印，通过逐层对粉末进行熔化完成智能实体的制造，现如今可以打印的金属粉末包括钛合金、模具钢、不锈钢、镍合金、铝合金等，现有技术中的金属粉末的生产效率较低，容易出现堵包、钢液流发粘等问题，另外，现有技术中的模具钢粉中含有金属钛，在3D打印工序过程中，通常会使用氮气作为保护气体，而钛容易和氮气发生反应，如果模具钢粉中碳含量微高，可能会生成TiNC夹杂物，影响模具钢材的力学性能，可能会导致在注塑工艺时，模芯的开裂问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种粉末流动性能较好、生产效率较高的3D打印用模具钢粉。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种3D打印用模具钢粉，其包括以下重量百分比的固体原料:镍17?19￥七％、钴11?12.75￥七％、钼4?5￥七％、铝0.1?
0.2wt%、碳O?0.03wt%、硫O?0.0lwt%、磷O?0.0lwt%、铜O?0.5wt%、猛O?0.1wt%、娃O?0.1wt%、络O?0.5wt%，余量为铁。
[0005]进一步的，所述镍是纯度为99.99%的纯镍，所述钴采用电解钴片。
[0006]本发明的另一个目的是公开了一种如上所述3D打印用模具钢粉的制造方法，其步骤如下:
[0007](I)称取镍、钴、钼、铝、碳、硫、磷、铜、锰、硅、铬和铁粉末，混合均匀，然后置于1580-1700 °C的温度下融化成金属溶液；
[0008](2)将金属溶液以10-15g/s的流量经孔径为的漏包漏入雾化器中进行雾化；
[0009](3)对雾化后的液滴进行冷却，得模具钢粉。
[0010]作为进一步的优选方案:所述步骤(2)中雾化器采用氮气雾化或氩气雾化。
[0011]优选的，所述步骤(2)中雾化器的喷嘴采用紧耦合式，雾化压力为4-6MPA，介质喷射流量为 1200_1500m3/h。
[0012]进一步的，所述步骤(I)中金属粉末的混合使用混粉机，混粉机的转速控制在10-30rad/min，混粉时间为50_80min，所述模具钢粉的粒径控制在1-300μηι。
[0013]所述步骤(3)的模具钢粉过230-270目筛。
[0014]本发明所得的3D打印用模具钢粉具有以下优点:
[0015]本发明中模具钢粉去除金属钛，因为钛会造成模具钢粉熔体熔点过高，中频感应炉熔炼时，熔体过热度很难提升，形成熔池较晚，同时溶液通过中间漏包时，温度损失较大，极易形成堵包，而本发明中模具钢粉去除了钛以后，使得熔点从1480降低至1460，同时减少了钛配料时的熔化时间，使得配料、熔炼、雾化周期缩短，形成熔体较为容易，中间漏包不易堵塞，生产较为顺利，生产效率大大提高。
[0016]另外，本发明中去除钛还可避免TiNC等杂质的出现，避免影响模具钢材的力学性能，避免模芯的开裂等。铝的含量也相应增加，目的是为了更好锁氧，防止金属在3D打印过程中和3D打印工序之后被氧化，同时微调力学性能。
[0017]另外，现有技术的打印用模具钢粉的松装密度在4.0g/cm3-4.4g/cm3，而采用本发明公开的方法制备得到的打印用模具钢粉的松装密度在4.5g/cm3-5.lg/cm3，松装密度的提高使得粉末的流动性更好。
【具体实施方式】
[0018]实施例1:3D打印用模具钢粉的制造
[0019](I)称取以下重量份数的原料:镍17wt%、钴Ilwt %、钼4wt%、招0.1wt %、碳
0.01wt%、硫0.005wt%、磷0.005wt%、铜0.1wt%、猛0.05wt%、娃0.05wt%、络0.1wt%，铁67.58%，使用混粉机将原料混合均匀，然后置于1580°C的温度下融化成金属溶液。其中混粉机的转速控制在10rad/min，混粉时间为50min，所述模具钢粉的粒径控制在1-300μηι。
[0020](2)将金属溶液以lOg/s的流量经孔径为7mm的漏包漏入雾化器中采用氮气雾化，喷嘴采用紧耦合式，雾化压力为4MPA，介质喷射流量为1200m3/h;
[0021 ] (3)对雾化后的液滴进行冷却，然后过230目筛，即得模具钢粉。经检测，本发明的模具钢粉在3D打印+热处理后期抗拉强度在1810MPa，硬度在52HRC，延伸率在9%。
[0022]实施例2:3D打印用模具钢粉的制造
[0023](I)称取以下重量份数的原料:镍18wt%、钴12wt%、钼4.5wt%、招0.15wt%、碳
0.02wt%、硫0.008wt%、磷0.008wt%、铜0.3wt%、猛0.08wt%、娃0.08wt%、络0.3wt%，铁64.554%，使用混粉机将原料混合均匀，然后置于1600°C的温度下融化成金属溶液。其中混粉机的转速控制在20rad/min，混粉时间为70min，所述模具钢粉的粒径控制在1-300μηι。
[0024](2)将金属溶液以13g/s的流量经孔径为8mm的漏包漏入雾化器中采用氮气雾化，喷嘴采用紧耦合式，雾化压力为5MPA，介质喷射流量为1300m3/h;
[0025](3)对雾化后的液滴进行冷却，然后过250目筛，即得模具钢粉。经检测，本发明的模具钢粉在3D打印+热处理后期抗拉强度在1769MPa，硬度在52HRC，延伸率在10 %。
[0026]实施例3:3D打印用模具钢粉的制造
[0027](I)称取以下重量份数的原料:镍19wt%、钴12.75wt%、钼5wt%、招0.2wt%、碳0.03wt %、硫0.0lwt %、磷0.0lwt %、铜0.5wt %、猛0.1wt %、娃0.1wt %、络0.5wt %，铁61.8%，使用混粉机将原料混合均匀，然后置于1700°C的温度下融化成金属溶液。其中混粉机的转速控制在30rad/min，混粉时间为80min，所述模具钢粉的粒径控制在1-300μηι。
[0028](2)将金属溶液以15g/s的流量经孔径为9mm的漏包漏入雾化器中采用氮气雾化，喷嘴采用紧耦合式，雾化压力为6MPA，介质喷射流量为1500m3/h;
[0029](3)对雾化后的液滴进行冷却，然后过270目筛，即得模具钢粉。经检测，本发明的模具钢粉在3D打印+热处理后期抗拉强度在1860MPa，硬度在54HRC，延伸率在8 %。
【主权项】
1.一种3D打印用模具钢粉，其包括以下重量百分比的固体原料:镍17?19wt %、钴11?12.7 5wt %、钼4 ?5wt %、招0.I ?0.2wt %、碳 O ?0.03wt%、硫 O ?0.01wt%、磷O ?0.01wt%、铜O?0.5wt%、猛O?0.1wt %、娃O?0.1wt %、络O?0.5wt%，余量为铁。2.根据权利要求1所述的3D打印用模具钢粉，其特征在于:所述镍是纯度为99.99%的纯镍，所述钴采用电解钴片。3.—种如权利要求2所述的3D打印用模具钢粉的制造方法，其步骤如下: (1)称取镍、钴、钼、铝、碳、硫、磷、铜、锰、硅、铬和铁粉末，混合均匀，然后置于1580-1700°C的温度下融化成金属溶液； (2)将金属溶液以10-15g/s的流量经孔径为的漏包漏入雾化器中进行雾化； (3)对雾化后的液滴进行冷却，得模具钢粉。4.根据权利要求3所述的3D打印用模具钢粉的制造方法，其特征在于:所述步骤(2)中雾化器采用氮气雾化或氩气雾化。5.根据权利要求3所述的3D打印用模具钢粉的制造方法，其特征在于:所述步骤(2)中雾化器的喷嘴采用紧耦合式，雾化压力为4-6MPA，介质喷射流量为1200-1500m3/h。6.根据权利要求3所述的3D打印用模具钢粉的制造方法，其特征在于:所述步骤(I)中金属粉末的混合使用混粉机，混粉机的转速控制在10-30rad/min，混粉时间为50_80min，所述模具钢粉的粒径控制在I _300μπι。7.根据权利要求3所述的3D打印用模具钢粉的制造方法，其特征在于:所述步骤(3)的模具钢粉过230-270目筛。
【文档编号】C22C38/10GK106048441SQ201610405805
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】康凯, 孙骁
【申请人】无锡辛德华瑞粉末新材料科技有限公司