一种3D打印特种合金粉末及其制备方法与流程

本发明涉及3d打印
技术领域：
，尤其涉及一种3d打印特种合金粉末及其制备方法。
背景技术：
增材制造(又称3d打印)在零件三维数据的驱动下通过逐层累积材料直接制造三维实体零件，具有全柔性、网络化、智能化等特征，被《经济学人》杂志誉为改变制造业的“第三次工业革命”。目前，已经有了数十种增材制造技术，如选择性光固化(sla)、熔融挤出沉积(fdm)、分层实体制造(lom)等。大部分增材制造技术所利用的材料为纸张、蜡、塑料、高分子材料等，技术相对成熟。而工业常用的金属材料的增材制造技术相对起步较晚，是当前增材制造技术的重要发展方向。但现有技术中所述金属材料由于粉末形貌不可控、粒度大的缺陷使其能量反射高、流动性差、含氧量高，粉末质量不可控，严重制约3d金属成型技术的推广和普及。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种3d打印特种合金粉末及其制备方法，采用本发明提供的方法制备得到的3d打印特种合金粉末粒度小且形貌可控。为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：本发明提供了一种3d打印特种合金粉末的制备方法，包括以下步骤：将碳化钨粉、钴粉、铬粉、铝粉和钛粉混合后球磨，得到混合金属粉末；将所述混合金属粉末进行感应等离子球化处理，得到3d打印特种合金粉末。优选的，所述碳化钨粉、钴粉、铬粉、铝粉和钛粉的质量比为(245～2350)：(40～70)：(18～38)：(3～13)：(0.5～2)。优选的，所述球磨为湿法球磨，所述湿法球磨的时间32～36小时。优选的，所述混合金属粉末的粒径为0.8～3μm。优选的，所述湿法球磨后还包括：将所述球磨粉料进行干燥，得到混合金属粉末；所述干燥为喷雾干燥，干燥的压力为0.8～1.1mpa，干燥的温度为180～200℃。优选的，所述感应等离子球化处理的离子气气源为ar和h2，所述ar和h2的体积为比(22～26):1。优选的，所述感应等离子球化处理的功率为45～60kw。优选的，所述感应等离子球化处理的送粉率为5～10kg/h。本发明还提供了上述制备方法制备得到的3d打印特种合金粉末，其特征在于，所述3d打印特种合金粉末的粒径为45～85μm。本发明提供了一种3d打印特种合金粉末的制备方法，包括以下步骤：将碳化钨粉、钴粉、铬粉、铝粉和钛粉混合后球磨，得到混合金属粉末；将所述混合金属粉末进行感应等离子球化处理，得到3d打印特种合金粉末。所述制备方法利用等离子体的高温作为热源对原料粉体进行熔化和汽化，可以实现对不规则原料粉体的球形化过程，可以有效的改善粉末的物理和化学特性，主要表现在改善合金粉末的流动性、减小粉末的孔隙率、提高粉末密度、降低粉末的脆性、改善颗粒表面光洁度、提高粉末纯度、精准控制含氧量。根据实施例的记载，利用本发明所述的制备方法得到的3d打印特种合金粉末的粒度为45～85μm，振实密度为9.0～11.0g/cc，霍尔流速为6.0～8.0secc/50g，氧含量为0.018％，说明具有较高的粉末密度，较好的流动性和较精准的含氧量。附图说明图1为实施例1制备得到的3d打印特种合金粉末的sem图。具体实施方式本发明提供了一种3d打印特种合金粉末的制备方法，包括以下步骤：将碳化钨粉、钴粉、铬粉、铝粉和钛粉混合后球磨，得到混合金属粉末；将所述混合金属粉末进行感应等离子球化处理，得到3d打印特种合金粉末。优选的，所述感应等离子球化处理的离子气气源为ar和h2，。本发明将碳化钨粉、钴粉、铬粉、铝粉和钛粉混合后球磨，得到混合金属粉末；在本发明中，所述碳化钨粉、钴粉、铬粉、铝粉和钛粉的粒径独立的优选为1～10μm，更优选为2～8μm，最优选为4～6μm。在本发明中，所述碳化钨粉、钴粉、铬粉、铝粉和钛粉的质量比优选为(245～2350)：(40～70)：(18～38)：(3～13)：(0.5～2)，更优选为(300～2200)：(45～65)：(25～35)：(5～10)：(1.0～1.5)，最优选为(500～2000)：(50～60)：(28～32)：(6～8)：(1.2～1.3)。在本发明中，所述球磨优选为湿法球磨；所述湿法球磨的球磨介质优选为水。在本发明中，所述碳化钨粉、钴粉、铬粉、铝粉和钛粉的总量与水的质量比优选为(20～25)：100，更优选为(21～24)：100，最优选为(22～23)：100。在本发明中，所述球磨的时间优选为32～36小时，更优选为33～35小时。本发明对所述球磨的其他条件没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的球磨参数进行球磨即可。湿法球磨后还包括：将所述球磨粉料进行干燥，得到混合金属粉末；在本发明中，所述干燥的方式优选为喷雾干燥；所述喷雾干燥的压力优选为0.8～1.1mpa，更优选为0.9～1.0mpa；所述喷雾干燥在进料口的温度优选为180～200℃，更优选为185～195℃，最优选为188～192℃；所述喷雾干燥在出料口的温度优选为100～120℃，更优选为105～115℃，最优选为108～112℃。在本发明中，所述喷雾干燥优选在喷雾干燥塔中进行。在本发明中，所述混合金属粉末的粒径优选为0.8～3μm，更优选为1～2.5μm，最优选为1.5～2μm。得到混合金属粉末后，本发明将所述混合金属粉末进行感应等离子球化处理，得到3d打印特种合金粉末。在本发明中，所述感应等离子球化处理的离子气气源优选为ar和h2，所述ar和h2的体积比优选为(22～26):1，更优选(23～25):1，最优选为(23.5～24.5):1；所述感应等离子球化处理的淬冷气体优选为循环的ar。在本发明中，所述感应等离子球化处理的功率优选为45～60kw，更优选为46～49kw，最优选为47～48kw。在本发明中，所述感应等离子球化处理的送粉率优选为5～10kg/h，更优选为6～9kg/h，最优选为7～8kg/h。感应等离子球化处理完成后，本发明优选从感应等离子球化处理的反应器底部收集混合料，得到3d打印特种合金粉末。本发明还提供了上述制备方法制备得到的一种3d打印特种合金粉末，在本发明中，所述3d打印特种合金粉末的粒径优选为45～85μm，更优选为50～80μm，最优选为55～75μm。下面结合实施例对本发明提供的一种3d打印特种合金粉末进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。实施例1将粒径均为1～10μm的60重量份的co粉末，32重量份的cr粉末，7重量份的al粉末，1重量份的ti粉末、1900重量份的wc粉末和8000重量份的水湿法球磨32小时进行混合，在喷雾干燥塔中，在0.8mpa的压力下进行喷雾干燥(喷雾干燥塔的进料口温度为180℃，出料口的温度为120℃)，得到粒径为2μm左右混合金属粉末；采用ar和h2为等离子气源，循环的ar为淬冷气体，功率为45kw，送粉率为5kg/h的条件，对所述混合金属粉末进行感应等离子球化处理，从反应器底部收集混合料，得到3d打印特种合金粉末；图1为所述3d打印特种合金粉末的sem图，由图可知，本发明所述的合金粉末进行球化处理后的形貌为球型且粒度小。实施例2将粒径均为1～10μm的50重量份的co粉末，38重量份的cr粉末，10重量份的al粉末，2重量份的ti粉末、1900重量份的wc粉末和8000重量份的水湿法球磨36小时进行混合，在喷雾干燥塔中，在1.0mpa的压力下进行喷雾干燥(喷雾干燥塔的进料口温度为200℃，出料口的温度为120℃)，得到粒径为2μm左右混合金属粉末；采用ar和h2为等离子气源，循环的ar为淬冷气体，功率为45kw，送粉率为5kg/h的条件，对所述混合金属粉末进行感应等离子球化处理，从反应器底部收集混合料，得到3d打印特种合金粉末。实施例3将粒径均为1～10μm的70重量份的co粉末，20重量份的cr粉末，9重量份的al粉末，1重量份的ti粉末、1900重量份的wc粉末混合和8000重量份的水湿法球磨36小时进行混合，在喷雾干燥塔中，在1.0mpa的压力下进行喷雾干燥(喷雾干燥塔的进料口温度为190℃，出料口的温度为100℃)，得到粒径为2μm左右混合金属粉末；采用ar和h2为等离子气源，循环的ar为淬冷气体，功率为45kw，送粉率为5kg/h的条件，对所述混合金属粉末进行感应等离子球化处理，从反应器底部收集混合料，得到3d打印特种合金粉末。实施例4利用粒度分析仪对实施例1中得到的3d打印特种合金粉料进行表征；利用tch-600氧氮分析仪对实施例中得到的3d打印特种合金粉料进行测定；利用hall时间对实施例1得到的3d打印特种合金粉料进行粉体流动性的表征；其测试结果如表1和表2所示：表1：实施例1得到的3d打印特种合金粉末的性能指标表2：实施例1得到的3d打印特种合金粉末的粒径分布项目＜45um45-55um55-65um65-75um75-85um大于55um实测值0.322.924.831.620.30.1％由表1和表2可知，本发明所述的3d打印特种合金粉末的粒度为45～85μm，振实密度为9.0～11.0g/cc，霍尔流速为6.0～8.0secc/50g，氧含量为0.018％，说明具有较高的粉末密度，较好的流动性和较精准的含氧量。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
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的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12