一种铜合金粉末及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种铜合金粉末，该所述铜合金粉末按质量百分比计包括：Ni含量为0.5～15.0wt％，Si含量为2.0～5.0wt％、Mn含量为2.0～6.0wt％，除Cu外其他未列出的金属元素总含量不超过0.5wt％，剩余为Cu。本发明专利技术还涉及一种制备该铜合金粉末的方法，包括以下步骤：加热铜；向加热后的铜中添加中间合金Cu

【技术实现步骤摘要】
一种铜合金粉末及其制备方法


[0001]本专利技术涉及球形粉体材料
，具体涉及一种铜合金粉末及其制备方法。

技术介绍

[0002]金属材料增材制造技术一般采用激光、电子束或聚能光束等高密度能量热源进行选区熔化，可方便实现各种难熔、难加工、高活性、高性能金属材料的快速原型制造，在航空航天、军工、汽车、医疗等高性能复杂零部件领域具有广泛的应用前景。
[0003]金属粉末作为金属增材制造的关键原材料，其性能好与坏是金属增材制造技术的关键。球形金属粉末材料是金属增材制造(3D打印)工艺的原材料和耗材。研究开发出高品级的粉末材料是增材制造(3D打印)工艺的首要条件，同时也是新型合金材料设计开发的重要工艺环节。增材制造用铜合金材料的开发尚未成熟，同时，增材制造过程中多种成形工艺因素的影响，在金属沉积层中易形成裂纹、气孔、夹杂、层间结合不良、球化效应等缺陷。铜合金材料内部微观组织缺陷导致增材制造金属零部件的力学/物理性能劣化，这是影响增材制造技术在金属零部件，特别是大型复杂金属构件制造方面应用推广的最主要技术瓶颈。
[0004]因此，开发一种铜合金粉末，通过其3D打印成形的铜合金材料可改善内部微观组织、减少材料内部缺陷，使其具有高的力学/物理性能是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术的缺点，提供一种铜合金粉末，通过其3D打印成形的铜合金材料可改善内部微观组织、减少材料内部缺陷，使其具有高的力学/物理性能。
[0006]本专利技术第一方面提供了一种铜合金粉末，所述铜合金粉末按质量百分比计包括：Ni含量为0.5～15.0wt％，Si含量为2.0～5.0wt％、Mn含量为2.0～6.0wt％，除Cu外其他未列出的金属元素总含量不超过0.5wt％，剩余为Cu。
[0007]在本专利技术中，在铜合金粉末中加入Ni能够起到固溶强化的作用，提高合金的抗蚀性。优选地，Ni的含量按质量百分比计可以为，0.5％、1％、3％、5％、7％、9％、11％、13％、15％。
[0008]在本专利技术中，在铜合金粉末中加入Si，能够提高合金的强度。优选地，Ni的含量按质量百分比计可以为，2％、3％、4％、5％。
[0009]在本专利技术中，在铜合金粉末中加入Mn，能够提高合金的强度和抗腐蚀性能。优选地，Mn的含量按质量百分比计可以为，2％、3％、4％、5％、6％。
[0010]进一步地，所述铜合金粉末按质量百分比计包括：Ni含量为0.5～10.0wt％，Si含量为2.0～5.0wt％、Mn含量为2.0～6.0wt％，除Cu外其他未列出的金属元素总含量不超过0.5wt％，剩余为Cu。
[0011]进一步地，所述铜合金粉末按质量百分比计包括：Ni含量为7.0～15.0wt％，Si含量为2.0～5.0wt％、Mn含量为4.0～6.0wt％，除Cu外其他未列出的金属元素总含量不超过
0.5wt％，剩余为Cu。
[0012]在本专利技术中，“余量的铜”是指铜合金粉末质量为100％时，除去Ni、Mn、Si以及任意其它杂质后，剩余质量为Cu的质量百分比。
[0013]进一步地，所述铜合金粉末粒径分布为15
‑
53μm。
[0014]本专利技术第二方面提供了一种制备上述铜合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
[0015]加热铜；
[0016]向所述加热后的铜中添加中间合金Cu
‑
Ni、中间合金Cu
‑
Si以及中间合金Cu
‑
Mn继续加热后，浇注成铜合金棒材；
[0017]将合金棒材进行雾化制成铜合金粉末。
[0018]进一步地，所述加热铜的温度为1080～1400℃，例如可为1080℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃，优选为1080～1200℃。
[0019]在本专利技术中，由于铜的熔点为1080℃，加热温度可以在1080
‑
1400℃之间调整，低于该温度不能融化铜，过高的温度会使铜烧损严重，不利于成分定量。
[0020]进一步地，所述继续加热的温度为1200～1700℃，例如可为1200℃、1300℃、1400℃、1500℃、1600℃、1700℃，优选为1400～1500℃。
[0021]在本专利技术中，在铜的液体中加入中间合金，中间合金的成分不同，其熔点也不同，根据不同熔点，优先选择1400～1500℃，更优选为1400℃。
[0022]进一步地，所述加热铜与所述继续加热过程在保护气氛下进行，所述保护气氛为氩气或二氧化碳中的至少一种。在保护气氛下可以避免加热过程中铜、中间合金Cu
‑
Ni、中间合金Cu
‑
Si以及中间合金Cu
‑
Mn的氧化。
[0023]进一步地，所述雾化过程在真空条件下进行,所述真空条件采用氮气或二氧化碳中的至少一种为保护气氛，所述雾化过程的温度为600～1100℃，例如可为600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃，优选为800～900℃。
[0024]在本专利技术中，所述雾化过程中以氮气作为保护气。所述雾化过程采用真空气雾化装置中进行，雾化后可以得到球形和亚球形的铜合金粉末。
[0025]进一步地，所述中间合金Cu
‑
Ni、所述中间合金Cu
‑
Si、所述中间合金Cu
‑
Mn均分别通过铜与镍、铜与硅、铜与锰经熔炼浇注制得。优选地，所述铜与镍的质量比为(90
‑
75):(10
‑
25)、铜与硅的质量比为(90
‑
80):(10
‑
20)、铜与锰的质量比为(90
‑
80):(10
‑
20)。
[0026]进一步地，通过本法明提供铜合金粉末或本专利技术铜合金粉末的制备方法制备的铜合金粉末，进行真空烘干箱中燥后使用筛分设备筛分分级为粒径分布为15
‑
63μm之间的粉末。然后再进行在真空烘干箱中进行烘干，再放入增材制造打印设备的铺粉腔中并冲入惰性气体将氧含量降至0.1％以下后，设计需要打印的零件模型，对三维模型进行添加支撑、切片，3D打印设备采用优化的成形参数对三维数字模型进行逐层熔化凝固成形。
[0027]进一步地，逐层熔化凝固成形包括但不局限于选区激光熔化(SLM)工艺；其中SLM工艺采用的成形参数为：激光功率300
‑
500W，扫描速度600
‑
3000mm/s，扫描间距0.05
‑
0.15mm，单层层厚为0.03
‑
0.06mm，激光光斑直径60
‑
80μm。
[0028]相比现有技术，本专利技术的有益效果：
[0029]1、本专利技术提供了一种铜合金粉末，通过其3D打印成形的铜合金材料可改善内部微观组织、减少材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜合金粉末，其特征在于，所述铜合金粉末按质量百分比计包括：Ni含量为0.5～15.0wt％，Si含量为2.0～5.0wt％、Mn含量为2.0～6.0wt％，除Cu外其他未列出的金属元素总含量不超过0.5wt％，剩余为Cu。2.根据权利要求1所述的铜合金粉末，其特征在于，所述铜合金粉末按质量百分比计包括：Ni含量为0.5～10.0wt％，Si含量为2.0～5.0wt％、Mn含量为2.0～6.0wt％，除Cu外其他未列出的金属元素总含量不超过0.5wt％，剩余为Cu。3.根据权利要求1所述的铜合金粉末，其特征在于，所述铜合金粉末按质量百分比计包括：Ni含量为7.0～15.0wt％，Si含量为2.0～5.0wt％、Mn含量为4.0～6.0wt％，除Cu外其他未列出的金属元素总含量不超过0.5wt％，剩余为Cu。4.根据权利要求1
‑
3所述的铜合金粉末，其特征在于，所述铜合金粉末粒径分布为15
‑
53μm。5.一种权利要求1
‑
4所述的铜合金粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：加热铜；...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖红弟，
申请(专利权)人：北京三航极材精细制造技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：