一种3D打印金属粉末的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种3D打印金属粉末的制备工艺，涉及3D打印粉技术领域。本发明专利技术的3D打印金属粉末的制备工艺包括：(1)预处理混料；(2)熔炼：(3)金属粉浆料制备；(4)鼓气雾化；(5)收集。本发明专利技术的3D打印金属粉末制备工艺，采用铜粉、镍粉、锡粉的混合粉体作为基体，用量和尺寸严格控制，不会对合金粉料的整体流动性产生影响；多元复合精炼剂的高温精炼可以提高熔炼合金的纯度和质量；有机粘合剂提高了合金粉料的耐热阻燃抗氧化性能；鼓气雾化工艺中，氦气作为后续的雾化动力，迅速地使金属体积扩大，使得雾化后的金属颗粒粒径更小，球形度好，晶相结构更加稳定，使得该3D打印金属粉末的粒径均匀性优异。

Preparation of a 3D printing metal powder

The invention discloses a preparation process of 3D printing metal powder, which relates to the technical field of 3D printing powder. The preparation process of 3D printing metal powder includes: (1) pretreatment mixing; (2) smelting: (3) preparation of metal powder slurry; (4) gas atomization; (5) collection. The preparation of 3D printing metal powder is made of copper powder, nickel powder and tin powder as a matrix. The amount and size of the powder are strictly controlled, and the overall fluidity of the alloy powder will not be affected. The purity and quality of the melting alloy can be improved by the high temperature refining of the multiple compound refining agent; the organic binder improves the combination of the powder. In the process of drum air atomization, helium gas is used as the following atomization power, and the volume of metal is expanded rapidly. The particle size of the metal particles after atomization is smaller, the degree of sphericity is good, and the crystal phase structure is more stable. The particle size uniformity of the 3D printing metal powder is excellent.

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印金属粉末的制备工艺
：本专利技术涉及3D打印粉
，具体涉及一种3D打印金属粉末的制备工艺。
技术介绍
：采用3D打印技术制备高性能、高尺寸精度的金属零部件需要适宜的3D打印金属粉末。目前，3D打印所需的金属粉大多直接使用热喷涂粉，而热喷涂金属粉由于粒径不均匀、氧含量高等原因难以满足3D打印的需求。因此，制备适宜3D打印要求的球形、粒度细小均匀、含氧量低的金属粉末是当前3D打印领域面临的难题。目前，在3D金属粉的制备方法方面，有射频等离子法、等离子旋转电极法、气雾化法等。射频等离子法、等离子旋转电极法需要射频等离子炬、高能等离子枪等作为热源，所需设备复杂、原材料要求高、成本高，难以满足大批量3D打印金属粉末的生产的需求。气雾化法是一种适宜制备3D打印所需的金属粉的方法，但现有工艺也存在一些问题，如雾化气体仅有减缓金属粉氧化的作用而不能避免金属粉的氧化。因此，需要一种提高球形度与粒径均匀度并减少含氧量的3D打印金属粉末的制备工艺。
技术实现思路
：本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种3D打印金属粉末的制备工艺，能耗低，制备的金属粉末球形度高、粒径均匀、含氧量小，适合作为高精度金属零部件的3D成形材料。本专利技术所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：本专利技术提供了一种3D打印金属粉末的制备工艺，包括以下步骤：(1)预处理混料：将铜粉、镍粉、锡粉分别进行清洗，除去表面杂质，分别粉碎成粉粒，再投入混料机中混合搅拌均匀，得到混合合金粉；(2)熔炼：将混合合金粉投入真空熔炼炉中，升温加热熔化至液态，得到合金熔液；合金熔液中投入合金熔液质量0.1～0.5％的多元复合精炼剂，再进行脱氧、造渣、捞渣处理，制得待用合金粉；(3)金属粉浆料制备：将待用合金粉与去离子水按照质量比1:10～15混合，加入待用合金粉体质量5～10％的复合粘合剂，混合搅拌均匀，得到金属粉浆料；(4)鼓气雾化：将氦气注入金属粉浆料中并放入中间漏包进行气雾化，直至生成雾状金属粉末；(5)收集：将雾状的金属粉末送入氮雾中冷却，再送入快速紧密分级处理设备中进行分级处理，得到该3D打印金属粉末。优选地，所述铜粉、镍粉、锡粉的粒径范围为60～100μm；按照质量百分比计，所述镍粉的含量为8～12％，锡粉的含量为2～6％，余量为铜粉。优选地，所述步骤(2)升温加热至温度高于所述混合合金粉熔点100～200℃。优选地，所述步骤(4)氦气的纯度不低于99.9％，氦气的注入压力为0.2～0.6MPa。所述多元复合精炼剂包括以下重量份的成分：CaO36份、BaO15份、NaCl12份、CaF211份、MgO8份、SiO26份、LiF3份、Na3AlF63份、萤石1份、石墨粉0.5份、CuMg合金粉0.4份、CuTi合金粉0.3份、硼砂0.6份、稀土元素0.1份；所述多元复合精炼剂的制备方法是将上述各原料粉碎成2～5mm的颗粒，然后送入球磨机混合均匀，过200～300目筛，90～100℃烘烤去除水分得到。上述多元复合精炼剂相对于传统的钢铁冶金复合精炼剂，对铜粉、镍粉、锡粉具有良好的脱硫、脱磷、去除氧化物夹渣的效果，使得合金的晶相结构更加稳定。所述复合粘合剂包括以下重量份的成分：聚酰亚胺树脂26份、凹土氧化硅复合粉料12份、葵二酸二辛酯10份、γ-巯丙基三乙氧基硅烷7份、高耐磨炭黑6份、石蜡油3份、纳米二氧化钛3份、氧化锌2份、半胱氨酸1.5份、环氧大豆油0.9份。上述复合粘合剂相比常用的金属粉体粘合剂，对合金粉的粘结性强，耐热阻燃抗氧化，提高了对合金粉表面的剪切强度。其中，凹土氧化硅复合粉料具有凹凸棒土的孔隙率和粘结性，还具有氧化硅的耐腐蚀和耐温性，扩大了该复合粘合剂的应用范围。本专利技术的有益效果是：本专利技术的3D打印金属粉末制备工艺，选用铜粉、镍粉、锡粉的混合粉体，用量和尺寸严格控制，不会对合金粉料的整体流动性产生影响；多元复合精炼剂的高温精炼可以提高熔炼合金的纯度，保证晶相结构的均匀性；复合粘合剂提高了合金粉料的耐热阻燃、抗氧化性能；鼓气雾化工艺中，氦气作为后续的雾化动力，迅速地使金属体积扩大，使得雾化后的金属颗粒粒径更小，球形度好，晶相结构更加稳定，使得该3D打印金属粉末适合作为高精度金属零部件的3D成形材料。具体实施方式：为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。实施例1一种3D打印金属粉末的制备工艺，包括以下步骤：(1)预处理混料：将铜粉、镍粉、锡粉分别进行清洗，除去表面杂质，分别粉碎成粉粒，再投入混料机中混合搅拌均匀，得到混合合金粉；其中，铜粉、镍粉、锡粉的粒径范围为60～100μm；按照质量百分比计，所述镍粉的含量为8％，锡粉的含量为5％，余量为铜粉。(2)熔炼：将混合合金粉投入真空熔炼炉中，升温加热至温度高于所述混合合金粉熔点125℃，熔化至液态，得到合金熔液；合金熔液中投入合金熔液质量0.3％的多元复合精炼剂，再进行脱氧、造渣、捞渣处理，制得待用合金粉。其中，多元复合精炼剂包括以下重量份的成分：CaO36份、BaO15份、NaCl12份、CaF211份、MgO8份、SiO26份、LiF3份、Na3AlF63份、萤石1份、石墨粉0.5份、CuMg合金粉0.4份、CuTi合金粉0.3份、硼砂0.6份、稀土元素0.1份；所述多元复合精炼剂的制备方法是将上述各原料粉碎成2～5mm的颗粒，然后送入球磨机混合均匀，过200～300目筛，90～100℃烘烤去除水分得到。(3)金属粉浆料制备：将待用合金粉与去离子水按照质量比1:13混合，加入待用合金粉体质量8％的复合粘合剂，混合搅拌均匀，得到金属粉浆料。其中，复合粘合剂包括以下重量份的成分：聚酰亚胺树脂26份、凹土氧化硅复合粉料12份、葵二酸二辛酯10份、γ-巯丙基三乙氧基硅烷7份、高耐磨炭黑6份、石蜡油3份、纳米二氧化钛3份、氧化锌2份、半胱氨酸1.5份、环氧大豆油0.9份。(4)鼓气雾化：将氦气注入金属粉浆料中并放入中间漏包进行气雾化，直至生成雾状金属粉末；其中，氦气的纯度不低于99.9％，氦气的注入压力为0.3MPa。(5)收集：将雾状的金属粉末送入氮雾中冷却，再送入快速紧密分级处理设备中进行分级处理，得到该3D打印金属粉末。实施例2一种3D打印金属粉末的制备工艺，包括以下步骤：(1)预处理混料：将铜粉、镍粉、锡粉分别进行清洗，除去表面杂质，分别粉碎成粉粒，再投入混料机中混合搅拌均匀，得到混合合金粉；其中，铜粉、镍粉、锡粉的粒径范围为60～100μm；按照质量百分比计，所述镍粉的含量为10％，锡粉的含量为3％，余量为铜粉。(2)熔炼：将混合合金粉投入真空熔炼炉中，升温加热至温度高于所述混合合金粉熔点150℃，熔化至液态，得到合金熔液；合金熔液中投入合金熔液质量0.4％的多元复合精炼剂，再进行脱氧、造渣、捞渣处理，制得待用合金粉。其中，多元复合精炼剂包括以下重量份的成分：CaO36份、BaO15份、NaCl12份、CaF211份、MgO8份、SiO26份、LiF3份、Na3AlF63份、萤石1份、石墨粉0.5份、CuMg合金粉0.4份、CuTi合金粉0.3份、硼砂0.6份、稀土元素0.1份；所述多元复合精炼剂的制备方法是将上述各原料粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D打印金属粉末的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)预处理混料：将铜粉、镍粉、锡粉分别进行清洗，除去表面杂质，分别粉碎成粉粒，再投入混料机中混合搅拌均匀，得到混合合金粉；(2)熔炼：将混合合金粉投入真空熔炼炉中，升温加热熔化至液态，得到合金熔液；合金熔液中投入合金熔液质量0.1～0.5％的多元复合精炼剂，再进行脱氧、造渣、捞渣处理，制得待用合金粉；(3)金属粉浆料制备：将待用合金粉与去离子水按照质量比1:10～15混合，加入待用合金粉体质量5～10％的复合粘合剂，混合搅拌均匀，得到金属粉浆料；(4)鼓气雾化：将氦气注入金属粉浆料中并放入中间漏包进行气雾化，直至生成雾状金属粉末；(5)收集：将雾状的金属粉末送入氮雾中冷却，再送入快速紧密分级处理设备中进行分级处理，得到该3D打印金属粉末。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印金属粉末的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)预处理混料：将铜粉、镍粉、锡粉分别进行清洗，除去表面杂质，分别粉碎成粉粒，再投入混料机中混合搅拌均匀，得到混合合金粉；(2)熔炼：将混合合金粉投入真空熔炼炉中，升温加热熔化至液态，得到合金熔液；合金熔液中投入合金熔液质量0.1～0.5％的多元复合精炼剂，再进行脱氧、造渣、捞渣处理，制得待用合金粉；(3)金属粉浆料制备：将待用合金粉与去离子水按照质量比1:10～15混合，加入待用合金粉体质量5～10％的复合粘合剂，混合搅拌均匀，得到金属粉浆料；(4)鼓气雾化：将氦气注入金属粉浆料中并放入中间漏包进行气雾化，直至生成雾状...

【专利技术属性】
技术研发人员：马斌祥，
申请(专利权)人：马斌祥，
类型：发明
国别省市：安徽,34