用于制作散热元件的铝合金粉末和其制备方法及打印工艺技术

一种用于制作散热元件铝合金粉末和其制备方法，以及增材制造成型的打印工艺，其中，铝合金粉末，用于增材制造，包括：Mg：0.35～0.6wt％、Si：0.3～0.6wt％、Fe：0.1～0.3wt％、Mn：0.1～0.4wt％、Ti：0.2～0.6wt％、Zr：0.02～0.1wt％，余量为Al；所述铝合金粉末用于制作散热元件。使用本发明专利技术的铝合金粉末进行增材制造，打印过程中不开裂，可以使打印的散热元件具有高散热率，且力学性能好，能够在不破坏材料原有热导率高的优势的前提下，结合增材制造成型打印工艺，得到我们所需的散热元件。

【技术实现步骤摘要】
用于制作散热元件的铝合金粉末和其制备方法及打印工艺
本专利技术涉及增材制造成型领域，特别涉及用于制作散热元件铝合金粉末和其制备方法，以及增材制造成型的打印工艺。
技术介绍
铝合金作为一种轻质高强材料，得到了十分广泛的应用。近年来随着增材制造工艺的崛起，如何将铝合金材料与增材制造工艺相结合，成为了一个热门话题。当前能够实现稳定激光增材的铝合金材料只有AlSi10Mg为代表的Al-Si系合金，随着对不同性能需求的逐渐加大，也对铝合金打印材料的要求越来越多，尤其是散热元件领域。6xxx系合金尤其是6060合金在铝合金中具有非常出色的热导率，是铝合金散热元件材料的不二选择。作为以镁硅为主的中等强度合金，作为传统型材具有耐腐蚀性能好、焊接性能好的铝合金材料。但在一些复杂元件中，尤其是一些复杂流道的设计，传统加工已无法满足现实需求，因此引入激光增材制造势在必行。然而因材料设计规则的影响，传统焊接性能极佳的6060合金却无法适应激光增材工艺，因为材料的热导率优异冷速过快，以及成分设计上的Si元素过剩导致材料韧性下降，最终导致了激光打印过程中的应力开裂。
技术实现思路
(一)专利技术目的本专利技术的目的是提供一种在不破坏材料原有的高热导率的优势的前提下，尽力弥合打印过程中的应力开裂现象的铝合金粉末和其制备方法，以及增材制造成型的打印工艺。(二)技术方案为解决上述问题，本专利技术的第一方面提供了一种用于制作散热元件铝合金粉末，用于增材制造，包括：Mg：0.35～0.6wt％、Si：0.3～0.6wt％、Fe：0.1～0.3wt％、Mn：0.1～0.4wt％、Ti：0.2～0.6wt％、Zr：0.02～0.1wt％，余量为Al。可选地，所述粉末材料的原料包括纯镁、纯铝、铝硅合金、铝铁合金、铝锰合金和铝锆合金中的一种或多种，以及纳米级的TiO2或Ti。本专利技术的第二方面提供了一种铝合金粉末的制备方法，用于制备如本专利技术的第一方面的铝合金粉末，包括：获取第一预设粒度的待混粉粉末；将所述第一预设粒度的待混粉粉末和第二预设粒度TiO2或Ti颗粒进行混粉处理，得到混粉后的粉末；将混粉后的粉末进行干燥处理，得到铝合金粉末。可选地，所述获取第一预设粒度的待混粉粉末，包括：称取所需量的原料，置于熔炼装置中；将所述熔炼装置抽真空，至真空度≤10Pa后，充入惰性气体至大气压；将所述原料在720～920℃条件下熔炼成熔液；将所述熔液置于850～1000℃条件下保温并静置10～15min、搅拌5～10min后除去浮渣，制得合金熔液；在所述熔炼装置中充入所述惰性气体，将所述合金熔液用高速惰性气流雾化，将其破碎成小液滴后，即可得到原始粉末；将原始粉末进行批混处理和干燥处理，得到处理后的粉末；将所述处理后的粉末进行分级处理，得到所述第一预设粒度的待混粉粉末。可选地，所述将所述处理后的粉末进行分级处理，得到所述第一预设粒度的待混粉粉末，包括：将所述处理后的粉末进行第一道筛和第二道筛，得到所述第一预设粒度的待混粉粉末。可选地，所述第一道筛选用500～800目筛；所述第二道筛选用200～300目筛；所述第一预设粒度为200～800目。可选地，所述将所述第一预设粒度的待混粉粉末和第二预设粒度TiO2或Ti颗粒进行混粉处理，得到混粉后的粉末，包括：将所述第一预设粒度的待混粉粉末和0.2～0.6wt％的第二预设粒度TiO2或Ti颗粒，装入混粉机；混粉装粉量10～30kg/次，混粉速率200～500转/分钟，混粉时长150～300分钟，得到混粉后的粉末。可选地，所述第二预设粒度为≤200nm。可选地，将原始粉末进行批混处理和干燥处理，得到处理后的粉末，包括：将所述原始粉末置入混粉机，批混装粉量100～300kg/次，批混速率200～300转/分钟，批混时长240～300分钟/次。将所述原始粉末放置在真空干燥箱中进行55～80℃烘粉，真空度要求≤1000Pa，烘干时长6～8h。本专利技术的第三方面提供了一种增材制造成型的打印工艺，使用如本专利技术的第一方面提供的铝合金粉末或由本专利技术的第二方面提供的制备方法制备的铝合金粉末进行打印。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：使用本专利技术的铝合金粉末进行增材制造，打印过程中不开裂，可以使打印的散热元件具有高散热率，且力学性能好，能够在不破坏材料原有热导率高的优势的前提下，结合增材制造成型打印工艺，得到我们所需的散热元件。附图说明图1是本专利技术一实施例的铝合金粉末的制备方法的流程示意图；图2是由对比例的铝合金粉末增材制造成型的散热元件在光学显微镜下的成像图；图3是由实施例3的铝合金粉末增材制造成型的散热元件在光学显微镜下的成像图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。在描述本专利技术之前，对激光增材制造技术进行介绍：激光增材制造技术使用到的原材料粉需要在成分、物理性能、打印参数等多个方面都要达到条件，例如，需要能够顺利铺粉，即流动性要满足激光增材制造技术的要求；原材料粉末的氧含量也需要控制在一定范围内，使其在成型过程中不开裂等。在一可选实施例中，本实施例提供了一种用于制作散热元件铝合金粉末，用于增材制造，包括：Mg：0.35～0.6wt％、Si：0.3～0.6wt％、Fe：0.1～0.3wt％、Mn：0.1～0.4wt％、Ti：0.2～0.6wt％、Zr：0.02～0.1wt％，余量为Al。使用本实施例的铝合金粉末进行增材制造，可以使打印的散热元件具有高散热率，且力学性能好，打印过程中能够顺利铺粉，流动性能够满足激光增材制造技术的要求，并且打印时不开裂。散热元件指的是类似于散热片给其他部件进行散热的元件。其中Mg的含量可以为0.35wt％、0.40wt％、0.45wt％、0.50wt％、0.55wt％或0.6wt％。Si的含量可以为0.30wt％、0.35wt％、0.40wt％、0.45wt％、0.50wt％、0.55wt％或0.6wt％。Fe的含量可以为0.10wt％、0.15wt％、0.20wt％、0.25wt％或0.30wt％。Mn的含量可以为0.10wt％、0.15wt％、0.20wt％、0.25wt％或0.30wt％、0.35wt％或0.40wt％。Ti的含量可以为0.20wt％、0.25wt％、0.30wt％、0.35wt％、0.40wt％、0.45wt％、0.50wt％、0.55wt％或0.6wt％。Zr的含量可以为0.02wt％、0.04wt％、0.06wt％、0.08wt％或0.10wt％。其中，Mn、Zr元素，能够提高材料的再结晶温度，提高材料的强韧性，同时改善F本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制作散热元件的铝合金粉末，其特征在于，包括：/nMg：0.35～0.6wt％、Si：0.3～0.6wt％、Fe：0.1～0.3wt％、Mn：0.1～0.4wt％、Ti：0.2～0.6wt％、Zr：0.02～0.1wt％，余量为Al；/n所述铝合金粉末用于进行增材制造。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于制作散热元件的铝合金粉末，其特征在于，包括：
Mg：0.35～0.6wt％、Si：0.3～0.6wt％、Fe：0.1～0.3wt％、Mn：0.1～0.4wt％、Ti：0.2～0.6wt％、Zr：0.02～0.1wt％，余量为Al；
所述铝合金粉末用于进行增材制造。


2.根据权利要求1所述的铝合金粉末，其特征在于，所述粉末材料的原料包括纯镁、纯铝、铝硅合金、铝铁合金、铝锰合金和铝锆合金中的一种或多种，以及纳米级的TiO2或Ti。


3.一种铝合金粉末的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1或2的铝合金粉末，包括：
获取第一预设粒度的待混粉粉末；
将所述第一预设粒度的待混粉粉末和第二预设粒度TiO2或Ti颗粒进行混粉处理，得到混粉后的粉末；
将所述混粉后的粉末进行干燥处理，得到所述铝合金粉末。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述获取第一预设粒度的待混粉粉末，包括：
称取所需量的原料，置于熔炼装置中；
将所述熔炼装置抽真空，至真空度≤10Pa后，充入惰性气体至大气压；
将所述原料在720～920℃条件下熔炼成熔液；
将所述熔液置于850～1000℃条件下保温并静置10～15min、搅拌5～10min后除去浮渣，制得合金熔液；
在所述熔炼装置中充入所述惰性气体，将所述合金熔液用高速惰性气流雾化，将其破碎成小液滴后，即可得到原始粉末；
将原始粉末进行批混处理和干燥处理，得到处理后的粉末；
将所述处理后的粉末进行分级处理，得到所述第一预设粒度的待混粉粉末。

【专利技术属性】
技术研发人员：胡万谦，李振民，赵春禄，邓韵琦，
申请(专利权)人：江西宝航新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36