镍基合金原料组合物、镍基合金及其制备方法与3D打印粉末技术

本发明专利技术提供了一种镍基合金原料组合物、镍基合金及其制备方法与3D打印粉末。该镍基合金原料组合物包括钴基副产品和高纯度原料，其中，所述钴基副产品在原料组合物中的质量占比≤57.5％、所述高纯度原料在原料组合物中的质量占比≥42.5％。本发明专利技术还提供了一种以上述镍基合金原料组合物作为原料得到的镍基合金以及镍基合金的制备方法。本发明专利技术进一步提供了包含上述镍基合金的3D打印粉末。利用本发明专利技术提供的镍基合金原料组合物制备镍基合金，可以有效解决熔炼产品成分偏析、存在卫星球和流动性差的问题，并可提高钴基副产品的利用率。并可提高钴基副产品的利用率。并可提高钴基副产品的利用率。

【技术实现步骤摘要】
镍基合金原料组合物、镍基合金及其制备方法与3D打印粉末


[0001]本专利技术涉及真空熔炼气雾化制备金属粉末领域，尤其涉及一种镍基合金原料组合物、镍基合金及其制备方法与3D打印粉末。

技术介绍

[0002]钴基产品具有良好的耐磨性、耐腐蚀性，耐高温特性，普遍用于医疗义齿和医疗口腔支架，镍基产品具有优秀的耐无机酸腐蚀能力，具有壁温在
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196～450℃的压力容器的制造认证，焊接过程中无敏感性。两种粉末的开发应用普遍用于激光选区熔化和电子束熔覆技术，钴基产品的粉末合金粒径为15μm
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53μm，其中激光粒度仪检测18μm≤D10≤22μm，30μm≤D50≤36μm，D90≤53μm。其中标准筛检测小于53μm≥95％，大于15μm≥95％，标准筛筛分不允许有＞85um颗粒，这就使钴基产品中0
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15μm、53
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180μm及＞180μm的三种粒度段得不到有效的利用，处于闲置的状态，一般作为废粉进行回收处理，镍基产品和钴基产品不同之处为53
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150μm的镍基产品粉末有应用之地，53
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150μm粒径段的镍基产品粉末的收得率为45
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50％，镍基产品仅有25％＜不可利用，其余均可用于激光选区熔化和电子束熔覆打印制造技术，有效消耗和利用这一粒径段。目前采用真空紧耦合气雾化技术生产镍基产品和钴基产品，15
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53μm的收得率情况在30
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40％，这说明有＞60％的钴基合金粉末处于不可再利用，成本居高不下，近几年的Ni和Co元素的价格持续上涨，导致15
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53μm的合金粉末成本不能有效的降低，在后处理过程持续会产生大量的废粉，占用空间，针对航空航天领域的用粉量需求越来越大，同比镍基产品的需求量也大幅度增加，因此有效的降低钴基副产品的库存量产出新产品是非常有必要的，最终达到降本增效的目的。
[0003]真空熔炼气雾化技术中，传统的生产钴基产品后主粒径段的15
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53μm的粉末经过后处理用于金属3D打印制造，同时随之产出的＞60％的副产品粉末得不到利用开发，成本较高，虽然一部分净化后可用于回炉再熔炼，但闲置品仍然较多，占用空间，不便于管理，同时镍基产品需求量越来越大，生产镍基产品时普遍采用棒材或全新高纯度原材料生产，坩埚容量400
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500kg，由于全新高纯度原材料单次加入有架空缝隙，导致只能单次加入250
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300kg，剩余原料用于二次加料，加热时间长，熔炼易产品成分偏析不均匀，易产生卫星球，元素易烧损，生产效率慢，成本大幅度上升。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种镍基合金原料组合物、镍基合金及其制备方法与3D打印粉末。利用本专利技术提供的镍基合金原料组合物制备镍基合金，可以有效解决熔炼产品成分偏析、存在卫星球和流动性差的问题，并可提高钴基副产品的利用率。
[0005]为了达到上述效果，本专利技术提供了一种镍基合金原料组合物，所述原料组合物包括钴基副产品和高纯度原料，其中，所述钴基副产品在原料组合物中的质量占比小于等于57.5％、所述高纯度原料在原料组合物中的质量占比大于等于42.5％，所述钴基副产品和
高纯度原料在原料组合物中的质量占比之和为100％；
[0006]所述钴基副产品的粒径为0
‑
15μm、53
‑
180μm和180
‑
250μm；所述高纯度原料的粒径为15
‑
53μm；
[0007]所述钴基副产品中，以钴基副产品总质量为100％计，各元素的质量占比如下：Cr 28
‑
30wt％，Mo 5.5
‑
6.5wt％，W 5.5
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6.2wt％，Fe≤1wt％，Mn 0.8
‑
1.1wt％，Si 1
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1.5wt％，Nb≤0.1wt％，B≤0.1wt％，Ni≤0.1wt％，余量为Co；
[0008]所述高纯度原料由Co、Cr、Mo、W、Fe、Mn、Si、Nb、B、Ni单质组成，以高纯度原料总质量为100％计，高纯度原料中各元素的质量含量如下：Cr 0.29
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3.1wt％，Mo 0.08
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1.60wt％，W 0.25
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1.70wt％，Fe 0.06
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0.80wt％，Mn 0.05
‑
0.60wt％，Si 4.1
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5.0wt％，Nb 0.8
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1.2wt％，B 3.7
‑
4.7wt％，Co 4.4
‑
9.6wt％，余量为Ni。
[0009]在本专利技术中，所述钴基副产品为满足以下条件的钴基产品：粉末的粒径为0
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15μm、53
‑
180μm及＞180μm，并且各元素在产品中的质量占比为：Cr 28
‑
30wt％，Mo 5.5
‑
6.5wt％，W 5.5
‑
6.2wt％，Fe≤1wt％，Mn 0.8
‑
1.1wt％，Si 1
‑
1.5wt％，Nb≤0.1wt％，B≤0.1wt％，Ni≤0.1wt％，余量为Co。
[0010]现有技术中通常仅以高纯度原料作为镍基合金的制备原料，成本较高；而本专利技术提供的上述原料组合物是以粒径范围为0
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15μm、53
‑
180μm和180
‑
250μm的钴基副产品与高纯度原材料为复合原料，不仅可以提高钴基副产品的利用率、消耗副产品库存，降低生产成本；还可以利用钴基副产品粒径较小的特点增加一次投料量，提升生产效率；更重要的是，以钴基副产品为部分原料生产的镍基合金结构均匀、无成分偏析，并可有效避免卫星球的产生和元素烧损，得到的镍基合金具有较好的流动性。
[0011]根据本专利技术的具体实施方案，在所述钴基副产品中，粒径为0
‑
15μm的钴基副产品的质量占比一般为≤20％，粒径为53
‑
180μm的钴基副产品的质量占比一般为≥50％，粒径为180
‑
250μm的钴基副产品的质量占比一般为≤30％；粒径为0
‑
15μm、53
‑
180μm、180
‑
250μm的钴基副产品的质量占比之和为100％。
[0012]根据本专利技术的具体实施方案，所述钴基副产品中，以钴基副产品总质量为100％计，各元素的质量占比可以为：Cr 28.5
‑
29wt％，Mo 5.8
‑
6.2wt％，W 5.7
‑
5.9wt％，Fe 0.2
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍基合金原料组合物，所述原料组合物包括钴基副产品和高纯度原料，其中，所述钴基副产品在原料组合物中的质量占比小于等于57.5％、所述高纯度原料在原料组合物中的质量占比大于等于42.5％，所述钴基副产品和高纯度原料在原料组合物中的质量占比之和为100％；所述钴基副产品的粒径为0
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15μm、53
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180μm和180
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250μm；所述高纯度原料的粒径为15
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53μm；所述钴基副产品中，以钴基副产品总质量为100％计，各元素的质量占比如下：Cr 28
‑
30wt％，Mo 5.5
‑
6.5wt％，W 5.5
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6.2wt％，Fe≤1wt％，Mn 0.8
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1.1wt％，Si 1
‑
1.5wt％，Nb≤0.1wt％，B≤0.1wt％，Ni≤0.1wt％，余量为Co；所述高纯度原料由Co、Cr、Mo、W、Fe、Mn、Si、Nb、B、Ni单质组成，以高纯度原料总质量为100％计，高纯度原料中各元素的质量含量如下：Cr 0.29
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3.1wt％，Mo 0.08
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1.60wt％，W 0.25
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1.70wt％，Fe 0.06
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0.80wt％，Mn 0.05
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0.60wt％，Si4.1
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5.0wt％，Nb 0.8
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1.2wt％，B 3.7
‑
4.7wt％，Co 4.4
‑
9.6wt％，余量为Ni。2.根据权利要求1所述的原料组合物，其中，在所述钴基副产品中，粒径为0
‑
15μm的钴基副产品的质量占比为≤20％，粒径为53
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180μm的钴基副产品的质量占比为≥50％，粒径为180
‑
250μm的钴基副产品的质量占比为≤30％；粒径为0
‑
15μm、53
‑
180μm、180
‑
250μm的钴基副产品的质量占比之和为100％。3.根据权利要求1所述的原料组合物，其中，在所述钴基副产品中，以钴基副产品总质量为100％计，各元素的质量占比如下：Cr 28.5
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29wt％，Mo 5.8
‑
6.2wt％，W5.7
‑
5.9wt％，Fe 0.2
‑
0.3wt％，Mn 0.97
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1.00wt％，Si 1.20
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1.32wt％，Nb 0.01
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0.02wt％，B 0.01
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0.02wt％，Ni 0.02
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0.05wt％，余量为Co。4.一种镍基合金，其是由权利要求1
‑
3任一项所述的镍基合金原料组合物制备得到的；优选地，以镍基合金的总质量为100％计，该镍基合金的元素组成为：Cr15.5
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭韶山，卢德勇，顾孙望，刘伟兵，陈洋，周浩，袁浩杰，顾雯，
申请(专利权)人：中天上材增材制造有限公司，
类型：发明
国别省市：