一种无铅多元青铜合金球形粉体材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种无铅多元青铜合金球形粉体材料及其制备方法与应用，属于金属材料技术领域。本发明专利技术提供的无铅多元青铜合金球形粉体材料由包括以下重量含量的元素制备得到：锡4.4～4.88％、锌3.8～6.24％、铋1.2～2.2％、混合稀土0.005～0.04％、铅≤0.02％、铁≤0.03％、镍≤1.6％、磷≤0.60％、硅≤0.004％、铝≤0.004％，余量为铜。本发明专利技术的合金球形粉体材料为均匀的球形；在各元素的共同作用下，合金球形粉体材料经选择性激光烧结法获得的3D打印材料具有优异的铸造和切削性能。

【技术实现步骤摘要】
一种无铅多元青铜合金球形粉体材料及其制备方法与应用
本专利技术属于金属材料制备
，尤其涉及一种无铅多元青铜合金球形粉体材料及其制备方法与应用。
技术介绍
材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的原料物质。同一种物质，由于制备方法或加工方法不同，能够形成用途迥异的材料。3D打印用无铅多元青铜合金球形粉体材料使用熔体气雾化法制备；气雾化制粉法因具有环境污染小、粉末球形度高、氧含量低以及冷却速率大等优点，已经广泛应用于生产高性能金属及合金粉末，成为支撑和推动新材料研究及新技术开发的先导因素。然而，采用现有的3D打印法制备的粉体材料仍存在着不均匀的问题，且采用现有的粉体材料制备的3D打印材料的力学性能有待提高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种无铅多元青铜合金球形粉体材料及其制备方法与应用。本专利技术提供的无铅多元青铜合金球形粉体材料呈球形、形貌均匀，能够应用于3D材料打印，且得到的3D打印材料具有优异的切削性能。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种无铅多元青铜合金球形粉体材料，由包括以下重量含量元素的原料制备得到：锡4.4～4.88％、锌3.8～6.24％、铋1.2～2.2％、混合稀土0.005～0.04％、铅≤0.02％、铁≤0.03％、镍≤1.6％、磷≤0.60％、硅≤0.004％、铝≤0.004％，余量为铜。优选地，所述的无铅多元青铜合金球形粉体材料由包括以下重量含量的元素制备得到：锡4.44％、锌5.02％、铋1.7％、混合稀土0.0225％、铅≤0.02％、铁≤0.03％、镍≤1.6％、磷≤0.60％、硅≤0.004％、铝≤0.004％，余量为铜。优选地，以混合稀土重量为100％计，所述混合稀土包括以下重量含量的组分：镧85％、铈9％、镨5％、钕1.0％。本专利技术还提供了上述技术方案所述的无铅多元青铜合金球形粉体材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照上述技术方案所述的元素重量含量称取原料，并进行熔炼，得到熔炼金属液体；(2)将所述步骤(1)得到的熔炼金属液体进行气雾化，得到所述无铅多元青铜合金球形粉体材料。本专利技术还提供了上述技术方案所述的无铅多元青铜合金球形粉体材料或上述技术方案所述的制备方法得到的无铅多元青铜合金球形粉体材料在3D打印材料中的应用。优选地，包括以下步骤：将所述无铅多元青铜合金球形粉体材料铺平在基体上，预热，采用选择性激光烧结法进行打印，得到3D打印材料。优选地，所述选择性激光烧结法的参数包括：光斑为正离焦光斑；所述正离焦光斑的直径为145μm；所述正离焦光斑的移动速率为900mm/s；所述选择性激光烧结法的线间距为0.07～0.11mm；所述选择性激光烧结法的功率为230～310W。本专利技术提供了一种无铅多元青铜合金球形粉体材料，由包括以下重量含量的元素制备得到：锡4.4～4.88％、锌3.8～6.24％、铋1.2～2.2％、混合稀土0.005～0.04％、铅≤0.02％、铁≤0.03％、镍≤1.6％、磷≤0.60％、硅≤0.004％、铝≤0.004％，余量为铜。本专利技术提供的无铅多元青铜合金球形粉体材料为均匀的球形；在各元素的共同作用下，合金球形粉体材料经选择性激光烧结法获得的3D打印材料具有优异的铸造性能和切削性能。进一步地，本专利技术采用气雾化制备合金球形粉体材料，通过控制气雾化的参数，使得合金球形粉体材料较好的球形度，并保证了粉体材料的尺寸均匀性。附图说明图1为本专利技术3D打印材料的制备流程图；图2为实施例1所得无铅多元青铜合金球形粉体材料放大250倍的扫描电镜照片；图3为实施例1所得无铅多元青铜合金球形粉体材料放大500倍的扫描电镜照片；图4为实施例1所得无铅多元青铜合金球形粉体材料放大5000倍的扫描电镜照片；图5为实施例1所得3D打印材料的照片；图6为实施例1所得3D打印材料抛光后的表面照片；图7为实施例1所得3D打印材料腐蚀后的金相照片图。具体实施方式本专利技术提供了一种无铅多元青铜合金球形粉体材料，由包括以下重量含量的元素制备得到：锡4.4～4.88％、锌3.8～6.24％、铋1.2～2.2％、混合稀土0.005～0.04％、铅≤0.02％、铁≤0.03％、镍≤1.6％、磷≤0.60％、硅≤0.004％、铝≤0.004％，余量为铜。本专利技术制备无铅多元青铜合金球形粉体材料的原料中包括重量含量为4.4～4.88％的锡元素，优选为4.44～4.5％。本专利技术对锡元素的添加形式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的含锡物质，只要含锡物质中的元素种类及含量能够与无铅多元青铜合金球形粉体材料中的元素种类及含量相对应即可，具体的，如锡块。本专利技术的锡元素在其它元素的共同作用下，提高了合金球形粉体材料的铸造性能和切削性能。本专利技术制备无铅多元青铜合金球形粉体材料的原料中包括重量含量为3.8～6.24％的锌元素，优选为4.0～6.0％，更优选为5.02～5.5％。本专利技术对锌元素的添加形式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的含锌物质，只要含锌物质中的元素种类及含量能够与无铅多元青铜合金球形粉体材料中的元素种类及含量相对应即可，具体的如，镁铝合金锭、镁锭。本专利技术制备无铅多元青铜合金球形粉体材料的原料中包括重量含量为1.2～2.2％的铋元素，优选为1.4～2.0％，更优选为1.5～1.7％。本专利技术对所述铋元素的添加形式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的含铋物质，只要含铋物质中的元素种类及含量能够与无铅多元青铜合金球形粉体材料中的元素种类及含量相对应即可，具体的，如铋块。本专利技术制备无铅多元青铜合金球形粉体材料的原料中包括重量含量为0.005～0.04％的混合稀土元素，优选为0.01～0.03％，更优选为0.015～0.225％。在本专利技术中，以混合稀土元素的重量为100％计，所述混合稀土元素优选包括以下重量含量的元素：镧85％、铈9％、镨5％、钕1.0％。在本专利技术中，混合稀土的加入能够提高合金球形粉体材料的铸造性能。本专利技术制备无铅多元青铜合金球形粉体材料的原料中包括重量含量≤0.02％的铅元素。由于本专利技术的目的是制备无铅多元青铜合金球形粉体材料，所以需要将合金粉体材料中铅元素的含量控制为≤0.02％。本专利技术制备无铅多元青铜合金球形粉体材料的原料中包括重量含量≤0.03％的铁元素。本专利技术制备无铅多元青铜合金球形粉体材料的元素中包括重量含量≤1.6％的镍元素。本专利技术对镍的添加形式没有特殊的限定，只要含镍物质即可，只要能使含镍物质中含有的元素种类和含量与无铅多元青铜合金球形粉体材料的元素种类及含量相对应即可。本专利技术制备无铅多元青铜合金球形粉体材料的原料中包括重量含量≤0.6％的磷元素。本专利技术提供的无铅多元青铜合金球形粉体材料的原料中包括重量含量≤0.004％的硅元素；本专利技术制备无铅多元青铜合金球形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无铅多元青铜合金球形粉体材料，其特征在于，由包括以下重量含量元素的原料制备得到：锡4.4～4.88％、锌3.8～6.24％、铋1.2～2.2％、混合稀土0.005～0.04％、铅≤0.02％、铁≤0.03％、镍≤1.6％、磷≤0.60％、硅≤0.004％、铝≤0.004％，余量为铜。/n

【技术特征摘要】
1.一种无铅多元青铜合金球形粉体材料，其特征在于，由包括以下重量含量元素的原料制备得到：锡4.4～4.88％、锌3.8～6.24％、铋1.2～2.2％、混合稀土0.005～0.04％、铅≤0.02％、铁≤0.03％、镍≤1.6％、磷≤0.60％、硅≤0.004％、铝≤0.004％，余量为铜。


2.根据权利要求1所述的无铅多元青铜合金球形粉体材料，其特征在于，由包括以下重量含量的元素制备得到：锡4.44％、锌5.02％、铋1.7％、混合稀土0.0225％、铅≤0.02％、铁≤0.03％、镍≤1.6％、磷≤0.60％、硅≤0.004％、铝≤0.004％，余量为铜。


3.根据权利要求1或2所述的无铅多元青铜合金球形粉体材料，其特征在于，以混合稀土重量为100％计，所述混合稀土包括以下重量含量的组分：镧85％、铈9％、镨5％、钕1.0％。


4.权利要求1～3任一项所述无铅多元青铜合金球形粉体材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨景周，杨景浩，陈海深，张大琛，左洋博，
申请(专利权)人：河北大洲智造科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13