一种金属粉末及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种金属粉末的制备方法，包括以下步骤：1)将金属原料氢化破碎后进行分级处理，得到金属颗粒；2)将金属颗粒进行脱氢处理，得到脱氢后金属颗粒；3)将所述脱氢后金属颗粒进行球磨处理，得到金属粉体；4)将所述金属粉体进行脱氧处理，得到金属粉末。与现有技术相比，本发明专利技术采用氢化破碎的方法得到金属粉末，尤其是在脱氢处理后采用球磨的方法制备金属粉末，这种方法制备得到的金属粉末粒度分布较窄，颗粒棱角平滑，具有良好的铺展性和流动性，作为3D打印原料能够避免制备得到的产品出现空心、气泡的缺陷，提高产品的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种金属粉末及其制备方法和应用
本专利技术涉及金属
，尤其涉及一种金属粉末及其制备方法和应用。
技术介绍
激光增材制造，也被称为激光3D打印技术，是一种通过层层堆积的方式将数字化模型直接制造出实体零件的一种技术。激光增材制造技术的基本思想是采用了数学中的积分思想，即任何三维实体均可由无穷多个二维平面叠加而成。首先对要加工的实体零件进行CAD建模，并切片分层二维平面，激光熔化同步送进的粉末或选择性烧结预置的粉末形成二维熔覆层，并逐步顺序堆积成三维实体零件。激光增材制造与传统的制造技术相比，具有如下特点1)节约材料，无需或需少量后续加工，实现“净成形”或“近净成形”；2)无需大型锻压设备和模具、专用夹具；3)可以制造形状复杂、难加工材料；4)个性化设计，柔性化生产；5)缩短了从设计到制造的时间，降低制造成本和风险；6)可以用于零件的修复。该技术是一种全新的短周期、低成本的制造技术，在航空、航天和生物医学等领域具有重要的应用前景。目前随着送粉式激光增材制造在钛合金应用上越来越成熟，各大增才制造公司开始关注送粉式激光增材制造在高温难熔金属领域的应用研究。送粉式激光增材制造技术对金属粉末的要求是粒度均匀分散，最好呈球形。因而近年来对于3D打印用球形粉末的制备方法研究越来越多。申请号CN201310470047.X和CN201410693232.X的中国专利均公开了一种制备3D打印用金属粉末的方法。这些方法的共同特点是将金属或合金粉末先熔融，而后将熔融液采用雾化法得到所需的球形或类球形金属粉末。其缺点是只能制备熔点在2000℃以下的金属或合金，无法制备熔点在2000℃以上的金属，例如钽、铌、钨等。申请号CN201510044848.9的中国专利公开了一种制备3D打印用超细球形金属粉末的方法及装置。其特点是将熔融的金属液滴滴落到高速旋转的圆盘上，通过离心力使金属液滴粉碎，从而得到超细球形金属粉末。因而此专利技术也需要将金属或合金粉末先熔融，因此无法制备高熔点的金属，例如钽、铌、钨等。等离子粉体处理技术设备投资大、技术要求高，尤其对于钽、铌、钨等高熔点金属，工艺更复杂、粉末加工成本更高，难以大规模生产。现有技术提供的方法均需要将金属或合金粉末先熔融，因此无法制备高熔点的金属，例如钽、铌、钨等。因而对于高温难熔金属，如钽、铌、钨、钼等得到球形粉末，难度很大，成本很高，无法得到广泛应用。因此，现有技术急需一种能够获得高温难容金属粉末用于3D打印的技术。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种金属粉末及其制备方法和应用，本专利技术提供的方法制备得到的金属粉末适于作为3D打印粉末应用。本专利技术提供了一种金属粉末的的制备方法，包括以下步骤：1)将金属原料氢化破碎后进行分级处理，得到金属颗粒；2)将金属颗粒进行脱氢处理，得到脱氢后金属颗粒；3)将所述脱氢后金属颗粒进行球磨处理，得到金属粉体；4)将所述金属粉体进行脱氧处理，得到金属粉末。优选的，所述金属原料的成分为钽或钽合金、铌或铌合金。优选的，所述步骤3)进行球磨处理后，还包括：将球磨处理后的产物进行酸洗，得到金属粉体。优选的，所述步骤2)中脱氢处理的温度为800～950℃。优选的，所述步骤2)中脱氢后金属颗粒的氢含量≤300ppm。优选的，所述步骤3)中球磨处理的方法为振磨、搅拌球磨或滚动球磨。优选的，所述步骤4)中脱氧处理的方法为：将所述金属粉体在低温下脱氧然后在高温下保温；所述低温为650～850℃；所述高温为1050～1250℃。本专利技术提供了一种上述技术方案所述的方法制备得到的金属粉末。优选的，所述金属粉末的平均粒径D10＞25μm，D90<150μm，氧含量≤500ppm。本专利技术提供了一种金属制品，以上述技术方案所述的金属粉末为原料进行3D打印制备得到。与现有技术相比，本专利技术采用氢化破碎的方法得到金属粉末，尤其是在脱氢处理后采用球磨的方法制备金属粉末，这种方法制备得到的金属粉末粒度分布较窄，颗粒棱角平滑，具有良好的铺展性和流动性，作为3D打印原料能够避免制备得到的产品出现空心、气泡的缺陷，提高产品的质量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1制备得到的钽粉末的粒度分布图；图2为本专利技术实施例1制备得到的钽粉末的400倍的SEM照片。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种金属粉末的的制备方法，包括以下步骤：1)将金属原料氢化破碎后进行分级处理，得到金属颗粒；2)将金属颗粒进行脱氢处理，得到脱氢后金属颗粒；3)将所述脱氢后金属颗粒进行球磨处理，得到金属粉体；4)将所述金属粉体进行脱氧处理，得到金属粉末。本专利技术对所述步骤1)中的金属原料没有特殊的限制，可以为金属锭或金属条。在本专利技术中，所述金属锭或金属条可以是以各种工艺生产的金属粉为原料，通过高温烧结除杂或电子轰击除杂得到的金属锭或金属条，也可由市场购买获得。本专利技术对所述金属原料的形状没有特殊的限制，如可以为饼状、圆柱状、棒状等形状的金属锭。在本专利技术中，所述金属原料的纯度优选达到99.9％以上。在本专利技术中，所述金属原料优选为钽或钽合金、铌或铌合金，更优选为钽或钽合金。本专利技术对所述步骤1)中的氢化破碎的具体方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的氢化破碎的方法将上述金属原料进行破碎即可。本专利技术对所述分级处理的方法没有特殊的限制，可以采用本领域技术人员熟知的气流分级、水力分级或过筛分级均可，优选采用过筛分级的方法。本专利技术通过分级处理能够使得到的金属颗粒粒度集中。在本专利技术中，所述金属颗粒的粒度优选为80～200目、100～325目或200～500目。在本专利技术中，可通过筛目进行分级处理，将氢化破碎后的金属原料过80目筛，而后再将80目筛下面的金属颗粒过200目筛，取200目筛上面的金属颗粒即可得到80～200目的金属颗粒。与现有技术相比，采用气旋式破碎分级机将破碎与分级同时进行制备金属粉末，很难得到球形或近球形的金属粉末，而且工艺过程中没有脱氢后球磨的步骤，最终得到的金属粉颗粒棱角尖锐，从而造成颗粒间相互搭桥，不利于3D打印使用。而本专利技术先将金属原料进行氢化破碎然后再进行分级处理并在脱氢后进行球磨能够得到圆整度相对较高、棱角平滑的金属粉末。本专利技术对的步骤2)中脱氢处理的具体方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的脱氢处理的技术方案将金属颗粒进行加热即可。在本专利技术中，所述脱氢处理优选在惰性气体的保护下进行。在本专利技术中，所述脱氢处理的温度优选为800～950℃，更优选为820～880℃，最优选为820℃、850℃或880℃。在本专利技术中，所述脱氢处理的时间优选为3～5小时，更优选为3.5～4.5小时，最优选为4小时。在本专利技术中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属粉末的的制备方法，包括以下步骤：1)将金属原料氢化破碎后进行分级处理，得到金属颗粒；2)将金属颗粒进行脱氢处理，得到脱氢后金属颗粒；3)将所述脱氢后金属颗粒进行球磨处理，得到金属粉体；4)将所述金属粉体进行脱氧处理，得到金属粉末。

【技术特征摘要】
1.一种金属粉末的的制备方法，包括以下步骤：1)将金属原料氢化破碎后进行分级处理，得到金属颗粒；2)将金属颗粒进行脱氢处理，得到脱氢后金属颗粒；3)将所述脱氢后金属颗粒进行球磨处理，得到金属粉体；4)将所述金属粉体进行脱氧处理，得到金属粉末。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属原料的成分为钽或钽合金、铌或铌合金。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)进行球磨处理后，还包括：将球磨处理后的产物进行酸洗，得到金属粉体。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中脱氢处理的温度为800～950℃。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈学清，李仲香，李慧，韩鹏，杨国启，王治道，师德军，李霞，赵忠环，
申请(专利权)人：宁夏东方钽业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏,64