[發明專利]一種3D打印鋁基合金粉末的成分及制備方法

在審

• 申請號: 201711264999.0
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN107983968A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 岳巍;梁廷禹;姜勇;盛洪超
• 申請（專利權）人: 南通金源智能技術有限公司
• 主分類號: B22F9/14
• 分類號: B22F9/14;B33Y70/00;B22F1/02
• 代理公司: 蘇州廣正知識產權代理有限公司32234
• 代理人: 張漢欽

技術領域

本發明涉及3D打印機領域，具體涉及一種3D打印鋁基合金粉末的成分及制備方法。

背景技術

眾所周知，金屬材料特別是帶有戰略性的高熔點合金材料已成為高附加值和高精尖的軍民兩用的高科技產品的發展方向，而粉末冶金技術及新新興的激光3D打印技術是制備是賦予高科技產品行之有效的方法。特別是激光3D打印技術，用該方法可獲得成分無偏析、性能穩定、 組織均勻的零部件；從經濟上看，該方法是一種少切屑或無切屑的工藝。與傳統鍛材加工技術相比，制備部件基本為近凈成形，材料利用率幾乎可以達到100％。但是，這些領域對材料的物理、化學性質都有很高的要求。對粉末提出了如下要求：粒度分布窄；單分散；球形；特殊情形需要高純粉末；其目的在于使燒結體產品的密度分布均勻，機械性能和其它物理性能空間分布均勻化。因此，原始粉末的純度、均勻性和粒度、晶粒度、流動性對制備細晶全致密的高性能產品起著決定性的作用。

發明內容

基于解決上述問題，本發明提供了一種3D打印鋁基合金粉末的制備方法，包括以下步驟：

（1）制備鋁合金厚板：按照化學配比準備所需金屬，熔鑄軋制成鋁合金厚板，所述鋁合金厚板的厚度范圍是2-4mm；

（2）制備氧化鋁粉末：將氧化鋁經干燥爐進行干燥，然后研磨成粉末；

（3）制備鋁合金薄板：將所述鋁合金厚板的局部區域熔融，將氧化鋁粉末溶于所述局部區域，直至鋁合金厚板的整體熔入氧化鋁粉末，冷卻并通過雙面拋光，除去鋁合金厚板兩面的部分得到分散有氧化鋁粉末的鋁合金薄板；

（4）等離子體霧化：將分散有氧化鋁粉末的鋁合金薄板作為等離子體的一電極進行等離子體熔融，并霧化成霧滴；

（5）將霧滴冷卻形成具有氧化鋁核的鋁合金球形粉末。

其中，所述步驟（3）具體包括以下步驟：將所述氧化鋁粉末平鋪于加熱載板上，所述氧化鋁粉末經碾壓形成平整表面；將所述鋁合金厚板覆蓋于所述表面上，并進行按壓形成緊密接觸；利用激光束對所述鋁合金厚板的上表面進行線性局部逐行照射熔融，熔融部分將所述氧化鋁粉末溶解；激光照射完整個鋁合金厚板的上表面，停止照射，利用所述加熱載板進行二次加熱；經過預設的時間后，進行冷卻，將分散有氧化鋁粉末的鋁合金厚板進行兩面減薄拋光，形成分散有氧化鋁粉末的鋁合金薄板。

其中，所述激光束由雙異質結型砷化鎵二極管激光器產生。

其中，所述預設時間為0.5-2h。

其中，所述氧化鋁粉末鋪于所述加熱載板上的厚度為3mm。

其中，所述鋁合金厚板中包含鎳、鎢、鈷和鉻中的一種或幾種。

其中，所述鋁合金厚板的鋁含量的重量百分比為85%。

本發明還提供了一種3D打印鋁基合金粉末，該粉末通過上述的3D打印鋁基合金粉末的制備方法制備而得，其特征在于：其包括氧化鋁核以及包裹于所述氧化鋁核外側的鋁合金。

本發明的優點如下：

（1）利用氧化鋁顆粒作為核進行鋁合金的包裹，可以達到成球的目的，球形度好，且粉末的粒徑均勻；

（2）利用激光的局部加熱熔融，氧化鋁顆粒可以較為均勻的融入鋁合金中，且這種熔融必須在惰性氣體保護下進行，可以進行小腔體操作，且能夠防止鋁合金的氧化。

附圖說明

圖1為本發明的3D打印鋁基合金粉末的制備方法的流程圖；

圖2-5為本發明的激光熔融氧化鋁的示意圖。

具體實施方式

參見圖1，本發明的3D打印鋁基合金粉末的制備方法，包括以下步驟：

（1）制備鋁合金厚板：按照化學配比準備所需金屬，熔鑄軋制成鋁合金厚板，所述鋁合金厚板的厚度范圍是2-4mm；

（2）制備氧化鋁粉末：將氧化鋁經干燥爐進行干燥，然后研磨成粉末；

（3）制備鋁合金薄板：將所述鋁合金厚板的局部區域熔融，將氧化鋁粉末溶于所述局部區域，直至鋁合金厚板的整體熔入氧化鋁粉末，冷卻并通過雙面拋光，除去鋁合金厚板兩面的部分得到分散有氧化鋁粉末的鋁合金薄板；

（4）等離子體霧化：將分散有氧化鋁粉末的鋁合金薄板作為等離子體的一電極進行等離子體熔融，并霧化成霧滴；

（5）將霧滴冷卻形成具有氧化鋁核的鋁合金球形粉末。