[發明專利]鎳基合金原料組合物、鎳基合金及其制備方法與3D打印粉末

在審

• 申請號: 202210926346.9
• 申請日: 2022-08-03
• 公開（公告）號: CN115354196A
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 郭韶山;盧德勇;顧孫望;劉偉兵;陳洋;周浩;袁浩杰;顧雯
• 申請（專利權）人: 中天上材增材制造有限公司
• 主分類號: C22C19/07
• 分類號: C22C19/07;C22C19/05;C22C1/02;B33Y70/00;B22F9/08;B22F1/052
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 張德斌;姚亮

本發明提供了一種鎳基合金原料組合物、鎳基合金及其制備方法與3D打印粉末。該鎳基合金原料組合物包括鈷基副產品和高純度原料，其中，所述鈷基副產品在原料組合物中的質量占比≤57.5％、所述高純度原料在原料組合物中的質量占比≥42.5％。本發明還提供了一種以上述鎳基合金原料組合物作為原料得到的鎳基合金以及鎳基合金的制備方法。本發明進一步提供了包含上述鎳基合金的3D打印粉末。利用本發明提供的鎳基合金原料組合物制備鎳基合金，可以有效解決熔煉產品成分偏析、存在衛星球和流動性差的問題，并可提高鈷基副產品的利用率。

技術領域

本發明涉及真空熔煉氣霧化制備金屬粉末領域，尤其涉及一種鎳基合金原料組合物、鎳基合金及其制備方法與3D打印粉末。

背景技術

鈷基產品具有良好的耐磨性、耐腐蝕性，耐高溫特性，普遍用于醫療義齒和醫療口腔支架，鎳基產品具有優秀的耐無機酸腐蝕能力，具有壁溫在-196～450℃的壓力容器的制造認證，焊接過程中無敏感性。兩種粉末的開發應用普遍用于激光選區熔化和電子束熔覆技術，鈷基產品的粉末合金粒徑為15μm-53μm，其中激光粒度儀檢測18μm≤D10≤22μm，30μm≤D50≤36μm，D90≤53μm。其中標準篩檢測小于53μm≥95％，大于15μm≥95％，標準篩篩分不允許有＞85um顆粒，這就使鈷基產品中0-15μm、53-180μm及＞180μm的三種粒度段得不到有效的利用，處于閑置的狀態，一般作為廢粉進行回收處理，鎳基產品和鈷基產品不同之處為53-150μm的鎳基產品粉末有應用之地，53-150μm粒徑段的鎳基產品粉末的收得率為45-50％，鎳基產品僅有25％＜不可利用，其余均可用于激光選區熔化和電子束熔覆打印制造技術，有效消耗和利用這一粒徑段。目前采用真空緊耦合氣霧化技術生產鎳基產品和鈷基產品，15-53μm的收得率情況在30-40％，這說明有＞60％的鈷基合金粉末處于不可再利用，成本居高不下，近幾年的Ni和Co元素的價格持續上漲，導致15-53μm的合金粉末成本不能有效的降低，在后處理過程持續會產生大量的廢粉，占用空間，針對航空航天領域的用粉量需求越來越大，同比鎳基產品的需求量也大幅度增加，因此有效的降低鈷基副產品的庫存量產出新產品是非常有必要的，最終達到降本增效的目的。

真空熔煉氣霧化技術中，傳統的生產鈷基產品后主粒徑段的15-53μm的粉末經過后處理用于金屬3D打印制造，同時隨之產出的＞60％的副產品粉末得不到利用開發，成本較高，雖然一部分凈化后可用于回爐再熔煉，但閑置品仍然較多，占用空間，不便于管理，同時鎳基產品需求量越來越大，生產鎳基產品時普遍采用棒材或全新高純度原材料生產，坩堝容量400-500kg，由于全新高純度原材料單次加入有架空縫隙，導致只能單次加入250-300kg，剩余原料用于二次加料，加熱時間長，熔煉易產品成分偏析不均勻，易產生衛星球，元素易燒損，生產效率慢，成本大幅度上升。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種鎳基合金原料組合物、鎳基合金及其制備方法與3D打印粉末。利用本發明提供的鎳基合金原料組合物制備鎳基合金，可以有效解決熔煉產品成分偏析、存在衛星球和流動性差的問題，并可提高鈷基副產品的利用率。

為了達到上述效果，本發明提供了一種鎳基合金原料組合物，所述原料組合物包括鈷基副產品和高純度原料，其中，所述鈷基副產品在原料組合物中的質量占比小于等于57.5％、所述高純度原料在原料組合物中的質量占比大于等于42.5％，所述鈷基副產品和高純度原料在原料組合物中的質量占比之和為100％；

所述鈷基副產品的粒徑為0-15μm、53-180μm和180-250μm；所述高純度原料的粒徑為15-53μm；

所述鈷基副產品中，以鈷基副產品總質量為100％計，各元素的質量占比如下：Cr28-30wt％，Mo 5.5-6.5wt％，W 5.5-6.2wt％，Fe≤1wt％，Mn 0.8-1.1wt％，Si 1-1.5wt％，Nb≤0.1wt％，B≤0.1wt％，Ni≤0.1wt％，余量為Co；