[發明專利]一種金屬粉末及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201410693232.X
• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN104325136A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 康凱
• 申請（專利權）人: 康凱
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F9/08
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 欒波

技術領域

本發明涉及材料制備領域，具體而言，涉及一種金屬粉末及其制備方法和應用。

背景技術

實體自由成形技術譽為將帶來“第三次工業革命”的新技術，現有的實體自由成形技術中，制高點為金屬零件的直接制造技術，通常也被稱為金屬3D打印技術或者金屬增材制造技術，包括：選擇性激光熔化技術(Selective?Laser?Melting,SLM)、直接金屬激光燒結成型(Direct?Metal?Laser?Sintering，DMLS)、選擇性激光燒結(Selective?Laser?Sintering，SLS)和電子束熔化成型(Electron?Beam?Melting，EBM)，這幾種技術是近年出現的主流金屬快速成形技術，它是快速原型制造(Rapid?Prototyping&Manufacturing,RP&M)的最新發展形式之一，工作原理為應用分層制造思想，利用高能量激光束或電子束將粉末逐層熔化并形成為金屬零件，具有制作形狀復雜、相對致密高、節省材料等優點。

實體自由成形專用金屬粉末的制備離不開多種學科的交叉配合，包括，霧化制粉理論，堆積密度理論，材料表面科學，粉末冶金學等，對于此類專用粉末的特性參數一直沒有統一的標準，國內主營的金屬3D打印企業也主要依靠國外的金屬粉末。而國內對于此類金屬粉末的研究相對進展緩慢，國內研發此類粉體的廠家較多但是未能完全匹配金屬3D打印技術，許多廠家將金屬注射成型或者熱噴涂所用的金屬粉末用在選區激光或電子束熔化設備上，但是性能極其不佳，包括粉末流動性能差，成形致密度低、激光照射迸濺、氧含量值高等問題。

因此，如何制備出一種各項指標均符合3D打印技術專用的金屬粉末是現如今亟待解決的技術問題。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種金屬粉末，該金屬粉末具有細分率高、球形度高、氧含量低等優點。

本發明的第二目的在于提供一種金屬粉末的制備方法，所述的制備方法具有通過篩分，測試金屬粉末的流化性能參數等步驟更好的表征此種專用粉末的性質的優點。

本發明的第三目的在于提供一種金屬粉末的應用，該金屬粉末應用于實體成型制造技術上，各項指標均很好的符合標準要求。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

本發明實施例提供了一種金屬粉末，所述金屬粉末的粒徑范圍為0-150μm，球化率為93-99％，所述松裝密度為49-65％，所述氧含量在800ppm以下。

優選地，所述金屬粉末的粒徑范圍為50-150μm。

優選地，所述金屬粉末的粒徑范圍為0-80μm。

優選地，所述金屬粉末的粒徑范圍為10-80μm。

本發明實施例提供的金屬粉末，將各個參數的限定均給出了適宜的范圍，為本領域對實體自由成形技術專用粉末的性能的研究奠定了基礎，給予了理論的支撐。

以往冶金工藝過程中往往研究的是粉末的振實密度，同時添加一定的其他物質來達到所需要的冶金反應與效果，但是在SLM工藝過程中，實施的是一種動態的粉末冶金過程，鋪展一層粉末過后完全依靠這一系列的過程動作完成鋪展，在激光熔化的過程中，幾乎是完全的物理變化過程，不允許有化學反應的存在，所以需要的是一種動態到靜態的流動、鋪展與堆積性能，也就是所謂的松裝密度，但是松裝密度并不是越大越好，經研究過大的松裝密度會影響流動性能，同時不易實現成形件的致密化，同時會造成熔煉過程的迸濺，因此需要適宜的松裝密度范圍，另外，國內沒有對3D打印專用金屬粉末的特性有過系統的研究，包括此類粉體的球化率及流動性性能參數的限定，本發明正好填補了這項技術的空白。

優選地，球化率評級限定范圍如下：96％以上為A級，88-96％為B級，80-88％為C級，小于70-80％為D級，小于70％的則不適合于3D打印技術用，這個球化率評級的指標是通過APP軟件進行模擬得到的。

本發明實施例還提供了一種金屬粉末的制備方法，其包括如下步驟：

(A)將金屬原料熔化成熔液，將所述熔液采用惰性氣體緊耦合霧化方法進行霧化后，快速冷卻成金屬粉末，其中霧化壓力為1-7MPa；

(B)將所述金屬粉末進行混合均勻、用篩孔孔徑為100-150μm的篩網進行第一次篩分得到粒徑范圍為0-150μm、0-140μm、0-130μm、0-120μm、0-110μm以及0-100μm的金屬粉末，對不同粒徑范圍內的金屬粉末進行收集并測量其平均粒徑；