贵金属粉末和其在制造部件中的用途制造技术

本发明专利技术为贵金属粉末和其在制造部件中的用途，涉及一种由具有d10值≥10.0μm且d90值≤80.0μm的粒度分布的球形贵金属颗粒组成的粉末。

Noble metal powders and their use in manufacturing components

The invention relates to a noble metal powder and its use in the manufacture of components, relates to a D10 value of more than 10 m and the D90 value is less than or equal to 80 mu m of the grain size distribution of spherical particles of precious metal powder.

【技术实现步骤摘要】
贵金属粉末和其在制造部件中的用途
技术介绍
在使用期间暴露于高化学(特别是腐蚀性的)、热或机械应力的部件的制造中，由于其性质，贵金属(如金、银和铂族金属)是具有吸引力的材料。由贵金属组成的部件被应用于例如医疗
、火花塞或喷嘴(例如燃烧喷嘴或喷丝头)或珠宝生产领域。由于它们具有高密度，铂族金属(如铱)或由铂和铱组成的合金是生产例如用于钟表(即摆轮)的摆锤的合适的材料。金属部件通常由半成品金属产品制造，将半成品金属产品经过另外的适当的进一步处理而得到金属部件。当部件具有复杂或精细结构时，半成品的进一步加工通常包括机械加工过程。然而，当脆性材料为例如铱或其与其它铂族金属的合金时，再不可能进行机械加工，且如果可能的话，机械加工只能在大量时间投入和材料投入下进行。当材料具有非常高的熔点，特别是铱、钌、锇或它们的合金的情况下，由于其高熔点的原因而没有合适的适合容纳其熔体的模具，因此不可能或者仅可能在有限的程度上由半成品实现部件的制造。通过增材制造方法可以直接生产具有复杂三维几何形状的部件。增材制造(Additivemanufacturing，或称为叠加式制造)是指通过基于数字3D设计数据的材料沉积、以叠层(layer-by-layer，或称为层层或逐层)的方式构造部件的方法。通常，首先将薄层的粉末材料施加至构造平台。通过足够高的能量，例如以激光束或电子束的形式输入，在由计算机生成的设计数据指定的位置处将粉末至少部分地熔融。此后，降低构造平台并进一步施加粉末。进一步施加的粉末层再次至少部分熔融，并在所限定的位置处与下层结合。将该步骤重复，直到部件呈现出最终的形状。为了以层的形式尽可能快速且有效地将粉末施加到构造平台，所述粉末应当具有最高可能的流动性。另一方面，粉末的施加质量和粉末层的堆积密度应尽可能高。此外，增材制造方法获得的部件应当具有最低可能的孔隙率。成品部件的其它相关性能是例如高边缘锐度和尽可能低的表面粗糙度。然而，在实际中发现对所述性能进行同时优化是非常困难的。在许多情况下，都是以牺牲其它性质中的一种(例如粉末的施加质量或成品部件的密度)为代价来实现特定性能(例如流动性)的改善。特别是对于具有非常高熔点的铂族金属，提供该铂族金属的粉末依然是巨大的挑战，该粉末不仅是可流动的，而且还可以在增材制造工艺中在高能辐射下被加工得到高相对密度的部件。WO2013/128416描述了包含锗、铝、硅和/或硼作为合金元素的银合金在增材制造工艺中的用途。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种贵金属粉末，其能够通过增材制造工艺有效地生产高密度(即低孔隙率)的贵金属部件。另外，可由贵金属粉末得到的部件应具有高边缘锐度和/或低表面粗糙度。通过具有d10值≥10.0μm和d90值≤80.0μm的粒度分布的球形贵金属颗粒组成的粉末实现该目的。在本专利技术的范围内，已知的是，由尺寸分布满足根据本专利技术对与d10和d90值的标准的球形颗粒构成的贵金属粉末具有高流动性，此外，在增材制造工艺的范围内，使得粉末得到高质量应用并允许高密度(即低孔隙率)的复杂3D部件的生产。如下文中更详细描述的，球形贵金属颗粒可以由雾化工艺制备。为了获得具有上述d10和d90值的粒度分布，随后可对通过雾化得到的贵金属颗粒进行分级处理，例如筛分、气流分级或离心。在本专利技术的范围内，以质量分布累积曲线形式的粒度分布是由激光衍射确定的。优选地，贵金属是铂族金属、金或银或由至少两种上述贵金属构成的合金。优选的铂族金属是铂、铱、钯、钌、铑或锇或由至少两种所述铂族金属(例如铂-铱或铂-铑合金)构成的合金。优选地，该贵金属颗粒包含总量不超过0.1重量％、更优选不超过0.01重量％的非贵金属元素、特别是非铂族金属、金或银。因此，该贵金属颗粒优选以至少99.9重量％，更优选至少99.99重量％含量的贵金属构成。如上所述，术语“贵金属”还包括由两种以上贵金属构成的合金。优选地，该贵金属颗粒由贵金属和不可避免的杂质组成。在本专利技术的范围内，贵金属颗粒可以仅包含一种贵金属(优选铱、铂、钯、钌、铑、锇、金或银)。可替代地，贵金属颗粒还可以包含两种以上的优选为合金形式的贵金属。合适的合金例如是由至少两种铂族金属组成的合金，例如Pt-Rh或Pt-Ir合金。所述合金的铂含量可以在较宽范围内变化，并且例如在95重量％至20重量％的范围内。在这方面，可以提到铑含量为20重量％的铂-铑合金(“PtRh20”)和铱含量为10重量％(“PtIr10”)、20重量％(“PtIr20”)、30重量％(“PtIr30”)或50重量％(“PtIr50”)的铂-铱合金作为示例性合金。优选地，基于粉末的总重量，根据本专利技术的粉末包含至少90重量％、更优选至少95重量％或甚至至少99重量％的贵金属颗粒。在优选的实施方案中，粉末由贵金属颗粒组成。如上所述，根据本专利技术的粉末的贵金属颗粒具有d10值≥10.0μm和d90值≤80.0μm的粒度分布。在优选的实施方案中，d10值≥11.0μm、更优选地≥15.0μm、甚至更优选≥20.0μm，且d90值≤70.0μm。优选地，d90值和d10值之间的差(即d90-d10)为至少15μm，更优选地至少20μm。优选地，d10值在10.0至35.0μm的范围内，更优选地在11.0至32.0μm的范围内，和/或d90值在40.0至80.0μm的范围内，更优选地在43.0至70.0μm的范围内。在优选的实施方案中，贵金属颗粒由铱和不可避免的杂质(基于贵金属颗粒的总重量，杂质比例优选地不大于0.1重量％，更优选不大于0.01重量％)组成，d10值在20.0至30.0μm的范围内，d90值在40.0至80.0μm的范围内，更优选地在43.0至70.0μm的范围内，d90值与d10值的差优选地为至少20μm，更优选地为20至40μm。优选地，该粉末满足以下条件：F/ρTH≤0.30s/(50cm3)其中F是根据DINENISO4490：2014-11测定的以s/(50g)计的粉末流动性，和ρTH是形成贵金属颗粒的贵金属的理论密度(g/cm3)。更优选地，F/ρTH≤0.25s/(50cm3)，甚至更优选地F/ρTH≤0.20s/(50cm3)。在颗粒球度的测定中，其最小直径dmin与其最大直径dmax的比率可以以第一近似值考虑。该值越接近1.0，颗粒的球度就越高。基于贵金属颗粒的数目，优选至少80％、甚至更优选至少90％的贵金属颗粒满足以下条件：0.8≤dmin/dmax≤1.0；其中dmin和dmax分别是贵金属颗粒的最小直径和最大直径。用于制备大多数可能的球状的金属颗粒的合适方法对于本领域技术人员基本上是已知的。优选地，通过雾化工艺，特别是气体雾化(例如使用氮气或惰性气体(如氩气或氦气)作为雾化气体)、等离子体雾化、离心雾化或无坩埚雾化(例如被称为旋转电极工艺(REP)、特别是等离子体旋转电极工艺(PREP)的工艺)制备由贵金属颗粒构成的粉末。另一个示例性工艺是EIGA工艺(电极感应熔融气体雾化)、原料感应熔融和随后的气体雾化。在气体雾化的情况下，原料在空气或保护性气体层或在真空下熔融。然后用气体填充雾化室(chamber)，以便驱使熔融金属通过喷嘴，其中雾化气体(例如氮气或惰性气体，如氦气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉末，由具有d10值≥10.0μm且d90值≤80.0μm的粒度分布的球形贵金属颗粒组成。

【技术特征摘要】
2016.03.07 EP 16158882.71.一种粉末，由具有d10值≥10.0μm且d90值≤80.0μm的粒度分布的球形贵金属颗粒组成。2.根据权利要求1所述的粉末，其中所述贵金属是铂族金属、金或银或由至少两种上述贵金属构成的合金。3.根据权利要求2所述的粉末，其中所述铂族金属是铂、铱、钯、钌、铑或锇或由至少两种上述铂族金属构成的合金。4.根据前述权利要求中任一项所述的粉末，其中所述贵金属颗粒包含比例不超过0.1重量％的非贵金属元素。5.根据前述权利要求中任一项所述的粉末，其中所述d90值和所述d10值相差至少15μm，更优选地至少20μm。6.根据前述权利要求中任一项所述的粉末，其中d10值在10.0至35.0μm的范围内，更优选地在11.0至32.0μm的范围内，和/或d90值在40.0至80.0μm的范围内，更优选地在43.0至70.0μm的范围内。7.根据前述权利要求中任一项所述的粉末，其中所述贵金属是铱，d10值在20.0至30.0μm的范围内，d90值在40.0至80.0μm的范围内，更优选地在43.0至70.0μm的范围内，d90值和d10值之差为至少20μm。8.根据前述权利要求中任一项所述的粉末，其中所述粉末满足以下条件：F/ρTH≤0.30s/(50cm3)其中F...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪尔克·迈尔，斯蒂芬·胡姆，
申请(专利权)人：德国贺利氏有限两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE