[發明專利]用于制備用于增材制造工藝的金屬粉末的方法和這樣的粉末的用途

在審

• 申請號: 202080054827.4
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN114222625A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 塞巴斯蒂安·比謝;克里斯托夫·熱拉爾·皮比耶
• 申請（專利權）人: 流體力學與摩擦公司
• 主分類號: B01J13/04
• 分類號: B01J13/04;B01J13/22;B22F1/17;B29C64/153;B33Y70/00;C22C1/00
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 樊濤

本發明涉及一種用于制備旨在用于增材制造工藝的金屬粉末的方法，該類型的增材制造工藝涉及通過近紅外激光束掃描粉末床，其特征在于，該方法包括：用于選擇粉末的初始步驟，該粉末對于范圍在800nm至1500nm之間的波長具有高于70％的光學反射率；然后是用于處理所述粉末的步驟，該步驟不同于顆粒接枝，并且引起所述粉末的顆粒(4)的物理和/或化學表面改性，使得可以降低其在給定波長下的光學反射率。本發明還涉及這種粉末的用途，顆粒(4)在處理之后具有在5μm至50μm之間的中值粒度d50。

技術領域

本發明涉及用于制備旨在用于增材制造工藝的金屬粉末的工藝，該類型的增材制造工藝涉及通過近紅外激光束掃描粉末床。

本發明還涉及通過制備方法獲得的金屬粉末用于增材制造操作的用途。

本發明的領域是制備旨在用于增材制造、用于所有工業應用(特別是在汽車、航空和航天領域中)的金屬粉末的領域。

背景技術

目前，選擇性激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)類型的增材制造技術正在快速發展，特別是用于成形金屬件。粉末床上的SLM工藝的原理是使用高功率激光熔化粉末(金屬、塑料、陶瓷等)的薄層。

這些技術使得可以制造無法通過常規的減材加工技術生產的復雜形狀的部件。

然而，可用于增材制造的金屬的類型相對有限。

按體積計，增材制造中使用的主要金屬是超級合金(鎳基、Co-Cr等)、某些類型的鋼和黑色金屬、鈦合金和某些特定的鋁合金(AlS10G)。各個合金的族對應于一個或多個優選的應用。

其它金屬(例如銅、貴金屬及其合金)目前很少用于增材制造中。一方面，這些金屬的高熱導率迅速耗散由激光提供的能量。另一方面，這些金屬的高光學反射率分散了激光(例如常規用于機器中的YAG激光)的能量。

出于相同的原因，鋁及其許多合金也在增材制造中存在問題。因此，有必要使用非常高的激光功率(＞300W)來成形這些金屬。

對于某些合金，冶金反應產生具有結構硬化的化合物，產生開裂現象，特別是在通過激光燒結成形合金的同時由極端熱應力引起。

當前的增材制造工藝不太適合用這些金屬生產部件。然而，許多工業領域現在對用于改進其產品和/或開發新產品的金屬3D打印感興趣。

FR3066705提出了一種用于制造與SLM型增材制造兼容的高反射性金屬粉末的解決方案。該解決方案包括通過將納米顆粒沉積到粉末顆粒中(并且如果可能的話，還通過形成納米結構層)來對粉末顆粒的表面進行改性。例如，對于純銅，可以將銅納米顆粒接枝到銅顆粒上。在該文獻中提出的技術是用于將納米顆粒接枝到顆粒表面上的處理。另外，出于衛生和安全原因并且由于處理成本，避免使用納米顆粒是有利的。在這種情況下，本發明具有廣泛的用途。

發明內容

本發明的目的是提出一種新方法，該新方法用于制備金屬粉末，特別是用于成形在增材制造中難以“激光加工”的金屬，克服了上述缺點。

為此，本發明涉及一種用于制備旨在用于增材制造工藝的金屬粉末的方法，該類型的增材制造工藝涉及通過近紅外激光束掃描粉末床，其特征在于，方法包括：

-用于選擇粉末的初始步驟，該粉末對于范圍在800nm至1500nm之間的波長具有大于70％的光學反射率；然后

-用于處理所述粉末的步驟，該步驟不同于接枝顆粒，并且引起所述粉末的顆粒的物理和/或化學表面改性，使得可以降低其在給定波長下的光學反射率，顆粒(4)在處理后具有在5μm至50μm之間的中值粒度d50。