[發明專利]產生粉末產品的方法

有效

• 申請號: 201580031879.9
• 申請日: 2015-06-16
• 公開（公告）號: CN106660130B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 丘爾·埃·歐;斯蒂芬·古利齊亞
• 申請（專利權）人: 聯邦科學與工業研究組織
• 主分類號: B22F9/04
• 分類號: B22F9/04;B02C7/00;C22C14/00
• 代理公司: 11262 北京安信方達知識產權代理有限公司
• 代理人: 張華卿;鄭霞

一種從前體顆粒材料產生適合于增量制造和/或粉末冶金應用的粉末的方法，所述方法包括使前體顆粒材料經受至少一種高剪切碾磨工藝，從而產生具有減小的平均顆粒尺寸和選定的顆粒形態的粉末產品。

技術領域

本發明大體涉及從前體材料產生粉末產品的方法。本發明特別適用于產生粉末產品，該粉末產品適合于增量制造工藝(additive manufacturing process)諸如電子(激光)束熔化或冷噴涂沉積，或適用于粉末冶金應用，并且在下文中公開與那些示例性應用有關的本發明將是便利的。然而，應理解，本發明不限于可以用于其中需要期望的粉末形態和尺寸的許多應用和產品的那種應用和粉末產品。

發明背景

本發明的以下背景討論意圖促進對本發明的理解。然而，應該理解，該討論不是認可或承認，提到的任何材料在本申請的優先權日被公布、已知或是公知常識的一部分。

具有特定顆粒尺寸和形態的金屬粉末對于直接(增量)制造工藝諸如冷噴涂、電子(激光)束熔化或持續直接粉末軋制工藝(continuous direct powder rolling process)是需要的。例如，在電子(激光)束熔化中使用的鈦/鈦合金粉末優選地具有小于250μm的顆粒尺寸，具有窄的顆粒尺寸分布范圍。為了提供高流動性，顆粒還需要具有規則的形態，諸如球形或圓柱形形狀的粉末顆粒。

現有的商業鈦/鈦合金粉末生產工藝包括氫化-去-氫化(HDH)工藝、氣體霧化(GA)工藝、等離子體旋轉電極和等離子體霧化(PREP)工藝。這些工藝中的每一種需要產生固體Ti或Ti合金原料產品，諸如線、棒、桿或坯料，隨后使用脆性斷裂、霧化、電弧或類似方法來加工該固體Ti或Ti合金原料產品以產生粉末。

在氫化-去-氫化工藝中，固體Ti或Ti合金原料被加工以除去污染物，被氫化以產生脆性材料，并且然后在振動球磨機中在氬氣下研磨。得到的顆粒是成角度的且測量在50μm和300μm之間。該工藝是耗時的，可能引入污染物，且產生具有尖角形狀的形態的顆粒，該顆粒不利于增量制造工藝。相比之下，通過等離子體旋轉電極和等離子體霧化方法或氣體霧化方法產生的細粉末是球形形狀的，但相比于氫化-去-氫化加工的金屬粉末或金屬合金粉末，生產這些細粉末是極其昂貴的，這是由于在這些工藝中用于使金屬霧化的高溫。顯著的金屬損失還可能由這類工藝條件造成。

因此，將是合意的是，提供生產粉末、優選地具有期望的形態和尺寸、適合于增量制造應用的粉末的可選的方法。

發明概述

本發明在第一方面中提供從前體顆粒材料產生增量制造粉末和/或粉末冶金粉末的方法，所述前體顆粒材料包括不規則形狀的顆粒材料，所述方法包括：

使所述前體顆粒材料經受至少一種高剪切碾磨工藝，

從而產生具有減小的平均顆粒尺寸和顆粒形態的粉末產品，所述顆粒形態包括實質上均勻形狀的顆粒，所述實質上均勻形狀的顆粒選自成角度的、小片的、球形的、桿狀的或圓柱形形狀的顆粒中的至少一種。

本發明提供用于從前體顆粒材料產生粉末的新穎的粉末操作方法。使前體顆粒材料經受高剪切碾磨工藝以產生具有選定的性質的粉末。該方法產生具有合意的粉末形態、顆粒尺寸和顆粒尺寸分布(PSD)的粉末、優選地金屬粉末，而不需要等離子體旋轉電極和等離子體霧化、氣體霧化或氫化-去-氫化途徑。粉末產品優選地被加工成合適的形態和顆粒尺寸，以用作原料用于增量制造(AM)工藝，諸如(但不限于)Acram&冷噴涂，或用于其他固結工藝(consolidation process)諸如粉末冶金(PM)。

本發明的方法已被開發主要用于鈦粉末/鈦合金粉末。然而，應該理解的是，本發明的方法可以用于為其他金屬粉末設定形狀和尺寸，以用于增量制造和粉末冶金應用。其他合適的顆粒和粉末的實例包括延展性的(例如鋁、鎂、銅、鋅等)或多孔性的金屬顆粒/金屬合金顆粒。