[發(fā)明專利]一種用于激光增材制造鎢制品的金屬鎢粉和鎢制品及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111922330B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅浩;曾克里;何鵬江;潘超梅
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東省科學(xué)院新材料研究所
• 主分類號: B22F1/10
• 分類號: B22F1/10;B22F1/142;B22F1/065;B22F10/28;B33Y10/00;B33Y70/10;B33Y80/00
• 代理公司: 廣州科粵專利商標(biāo)代理有限公司 44001
• 代理人: 莫瑤江

本發(fā)明提供了一種金屬鎢粉和鎢制品及其制備方法，金屬鎢粉的制備方法包括以下步驟：(1)將納米鎢粉、納米稀土氫化物、有機(jī)助劑和水均勻混合成漿料，所述有機(jī)助劑包括粘結(jié)劑、表面分散劑和消泡劑；(2)對步驟(1)得到的漿料進(jìn)行噴霧造粒得到納米鎢粉團(tuán)聚顆粒A；(3)將所述納米鎢粉團(tuán)聚顆粒A在不含氧的氣氛中加熱燒結(jié)得到金屬鎢造粒粉B；(4)對所述金屬鎢造粒粉B進(jìn)行粒徑篩選，得到粒徑為15～53μm的金屬鎢粉C，即為所述金屬鎢粉。本發(fā)明的金屬鎢粉可有效降低鎢制品的氧含量，同時(shí)可抑制金屬鎢致密化過程中的晶粒長大，提高純鎢制品的致密度和性能，本發(fā)明的金屬鎢粉制備得到的鎢制品純度高，致密度高，表面質(zhì)量好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬增材制造領(lǐng)域，具體涉及一種用于激光增材制造鎢制品的金屬鎢粉和鎢制品及其制備方法。

背景技術(shù)

鎢是目前已知熔點(diǎn)最高(3410±20℃)的金屬，具有較高的密度(19.35g/cm³)和硬度(莫氏硬度7.5)，以及優(yōu)異的耐高溫、耐腐蝕、低膨脹系數(shù)等優(yōu)異特性，因此被廣泛應(yīng)用于航空航天、國防軍工、核能及電子信息等領(lǐng)域。然而由于鎢的熔點(diǎn)高、硬度大、導(dǎo)電性差等特性，導(dǎo)致加工制備過程非常困難，目前主要的制備工藝是粉末冶金法，但該工藝存在制備的制品致密度低、性能差以及成形三維復(fù)雜制品困難的問題。金屬增材制造(Metal AdditiveManufacturing)技術(shù)是通過離散-堆積原理將材料逐點(diǎn)逐層累積疊加形成金屬三維實(shí)體的技術(shù)，該技術(shù)相對于傳統(tǒng)的加工等減材制造技術(shù)，具有設(shè)計(jì)自由度高、一次成型復(fù)雜零件、減少材料浪費(fèi)、產(chǎn)品性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為引領(lǐng)“第三次工業(yè)革命”的關(guān)鍵技術(shù)，已在航空航天、醫(yī)療器械、軍工及汽車制造等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用且發(fā)展勢頭迅猛。

目前金屬增材制造純鎢制品存在的主要問題集中在由于鎢的熔點(diǎn)高，脆性大等特性，導(dǎo)致在打印過程容易出現(xiàn)熱應(yīng)力集中引起的開裂和變形，以及致密度低等。為了解決上述問題，通常采用的方法有如下兩種：一種是在純鎢中引入低熔點(diǎn)金屬如Cu、Ni、Fe、Co等來降低熔化溫度并在致密化過程提供液相；如中國專利(CN 110564998 A)公開了一種高致密度鎢基合金的制備方法，該專利通過將球形鎢粉與鎳鐵、鎳鉻或鎳鈷等低熔點(diǎn)金屬粉末球磨混合后再進(jìn)行電子束增材制造，從而提高了鎢基合金的致密度。但該種方法制備的鎢基合金由于低熔點(diǎn)金屬的存在導(dǎo)致其在耐高溫、耐熱蝕等性能方面都不如純鎢，使用工況也受到了限制。第二種是通過增材制造過程的工藝控制來實(shí)現(xiàn)純鎢的高質(zhì)量成形，如中國專利(CN 104889392A)公開了一種純鎢金屬的增材制造方法，重點(diǎn)通過采用球形鎢粉粒度配比優(yōu)化和增材制造工藝參數(shù)控制，制備出純鎢制品的相對密度達(dá)到93％以上，但該種方法制備工序繁雜，制品的致密度較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處而提供一種用于激光增材制造鎢制品的金屬鎢粉和鎢制品及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種用于激光增材制造鎢制品的金屬鎢粉的制備方法，所述金屬鎢粉的制備方法包括以下步驟：

(1)將納米鎢粉、納米稀土氫化物、有機(jī)助劑和水均勻混合成漿料，所述有機(jī)助劑包括粘結(jié)劑、表面分散劑和消泡劑；

(2)對步驟(1)得到的漿料進(jìn)行噴霧造粒得到納米鎢粉團(tuán)聚顆粒A；

(3)將所述納米鎢粉團(tuán)聚顆粒A在不含氧的氣氛中加熱燒結(jié)得到金屬鎢造粒粉B；

(4)對所述金屬鎢造粒粉B進(jìn)行粒徑篩選，得到粒徑為15～53μm的金屬鎢粉C，即為所述金屬鎢粉。