CN106216698A - 一种3d打印用合金粉末的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种3D打印用合金粉末的制备工艺，其包括将铜粒置于加热炉中，铜粒溶解后加入镍粒和锡粒进行熔炼，待溶清后捞净浮渣，得到合金液；将合金液滴落至高速旋转的紫铜轮表面甩出，冷却得到合金带；将合金带浸泡在盐酸中，然后洗涤、干燥；裁剪干燥后的合金带，再球磨，得到合金粉；将合金粉与液体混合，并加入有机粘合剂搅拌均匀，配制成金属粉浆料；再将浆料通过喷雾造粒机制成球状3D打印用金属粉末。本发明通过旋转的紫铜轮将合金液甩出，可使合金液快速冷却，保证金属在高温阶段停留时间较短，合金元素来不及扩散，从而细化组织，降低偏析，再通过喷雾造粒机可制备粒径小、粒径均匀的3D打印用金属粉末。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印用金属粉末，具体说是一种3D打印用合金粉末的制备工艺。
背景技术
“3D 打印”技术，也称为增材制造技术，属于快速成型技术的一种。它是一种以数字模型文件为基础，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将粉末状金属或塑料等可粘合材料进行逐层堆积黏结叠加成型，最终制造出实体产品的技术。3D 打印的核心原理是“分层制造，逐层叠加”，与传统“减材制造”的制造技术相比，3D 打印技术将机械、材料、计算机、通信、控制技术和生物医学等技术融合贯通，具有实现一体制造复杂形状工件、大大缩短产品生产周期、节省大量材料、提高生产效率等明显优势。 具体来说：首先，3D 打印技术的应用领域将不断扩大；其次，3D 打印技术在各个应用领域的应用层面不断深入；再者，3D 打印技术自身的物化形式将更加丰富。由此，该技术必然在不久的将来快速渗透到国防、航空航天、电力、汽车、生物医 学模具、铸造、电力、农业、家电、工艺美术、动漫等诸多领域，深刻影响着上述领域的设计理念，并配合其他技术完善、甚至更新某些司空见惯的制造方案，使制造更为智能、简捷、绿色，产品性能更加贴近理想状态。现在3D打印技术已成为全球最关注的新兴技术之一。这种新型的生产方式与其他数字化生产模式一起将推动第三次工业革命的实现。制约3D打印技术迅速发展的其中一大瓶颈是打印材料，特别是金属打印材料。研发和生产性能更好和通用性更强的金属材料是提3D打印技术的关键。在高性能金属构件直接采用3D打印技术制造方面，需要粒径细、粒径均匀、高球形度、低氧含量的各类金属粉末。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种可制备粒径较小、粒径较为均匀的3D打印用合金粉末的制备工艺。
本发明采用的技术方案为：一种3D打印用合金粉末的制备工艺，其包括以下步骤：
（1）将铜粒置于加热炉中，铜粒溶解后加入镍粒和锡粒进行熔炼，待溶清后捞净浮渣，得到合金液；
（2）将合金液滴落至高速旋转的紫铜轮表面甩出，冷却得到合金带；
（3）将合金带浸泡在盐酸中，然后洗涤、干燥；
（4）裁剪干燥后的合金带，再球磨，得到合金粉；
（5）将合金粉与液体混合，并加入有机粘合剂搅拌均匀，配制成金属粉浆料；
（6）再将浆料通过喷雾造粒机制成球状3D打印用金属粉末。
作为优选，所述锡粒、铜粒和镍粒中镍的含量为10wt%，锡的含量为1—2 wt %，余量为铜。
作为优选，所述液体采用蒸馏水或去离子水，且合金粉与液体的质量比为（2.5—3）：1。
作为优选，所述有机粘合剂采用金属造粒剂，其加入量为合金粉质量的2—4%。
作为优选，所述喷雾造粒机采用离心喷雾造粒机或压力喷雾造粒机。
作为优选，所述离心喷雾造粒机的转速为5000—8000转/分，压力喷雾造粒机的压力为15—25kg/ cm 2。
作为优选，所述喷雾造粒机干燥空气的进口温度为250—350℃、出口温度为100—150℃；干燥空气的流量为100—200 Nm 3 /h；进料速度为10—20 kg/h。
从以上技术方案可知，本发明通过旋转的紫铜轮将合金液甩出，可使合金液快速冷却，保证金属在高温阶段停留时间较短，合金元素来不及扩散，从而细化组织，降低偏析，再通过喷雾造粒机可制备粒径小、粒径均匀的3D打印用金属粉末。
具体实施方式
下面将详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
一种3D打印用合金粉末的制备工艺，其包括以下步骤：
以镍、铜、锡粒为原料，并按镍的含量为10wt%、锡的含量为1—2 wt %、余量为铜进行配料；然后将铜粒置于加热炉中，铜粒溶解后加入镍粒和锡粒进行熔炼，待溶清后捞净浮渣，得到合金液；将合金液滴落至高速旋转的紫铜轮表面甩出，冷却得到合金带；将合金带浸泡在10%的盐酸中数分钟，以除去合金带表面的氧化层，并经多次蒸馏水漂洗和无水乙醇清洗后，再在真空干燥箱内烘干；裁剪干燥后的合金带，再球磨，得到合金粉；球磨时间为18—22h，球料比为4.5：1；接着将合金粉与液体混合，并加入金属造粒剂搅拌均匀，配制成金属粉浆料；再将浆料通过离心喷雾造粒机或压力喷雾造粒机制备球状的、粒径较小的、粒径分布均匀的3D打印用金属粉末。
实施例1
按镍的含量为10wt%、锡的含量为1 wt %、余量为铜进行配料，将铜粒置于加热炉中，铜粒溶解后加入镍粒和锡粒进行熔炼，待溶清后捞净浮渣，得到合金液；将合金液滴落至高速旋转的紫铜轮表面甩出，冷却得到合金带；将合金带浸泡在10%的盐酸中数分钟，并经多次蒸馏水漂洗和无水乙醇清洗后，再在真空干燥箱内烘干；然后裁剪干燥后的合金带，再采用4.5：1的球料比球磨18h，得到合金粉；接着将合金粉与蒸馏水混合，且合金粉与蒸馏水的质量比为2.5：1，并加入合金粉质量的2%金属造粒剂搅拌均匀，配制成金属粉浆料；再将浆料通过离心喷雾造粒机进行造粒，其中喷雾造粒机干燥空气的进口温度为250℃、出口温度为100℃、干燥空气的流量为100 Nm 3 /h、进料速度为10kg/h，离心喷雾造粒机的转速为5000—8000转/分，从而获得球状的3D打印用金属粉末；该金属粉末的粒径分布范围为54—72nm，硬度可达38.3HRC。
实施例2
按镍的含量为10wt%、锡的含量为1.5 wt %、余量为铜进行配料，将铜粒置于加热炉中，铜粒溶解后加入镍粒和锡粒进行熔炼，待溶清后捞净浮渣，得到合金液；将合金液滴落至高速旋转的紫铜轮表面甩出，冷却得到合金带；将合金带浸泡在10%的盐酸中数分钟，并经多次蒸馏水漂洗和无水乙醇清洗后，再在真空干燥箱内烘干；然后裁剪干燥后的合金带，再采用4.5：1的球料比球磨18h，得到合金粉；接着将合金粉与去离子水混合，且合金粉与去离子水的质量比为2.8：1，并加入合金粉质量的3%金属造粒剂搅拌均匀，配制成金属粉浆料；再将浆料通过压力喷雾造粒机进行造粒，其中喷雾造粒机干燥空气的进口温度为300℃、出口温度为130℃、干燥空气的流量为150 Nm 3 /h、进料速度为15 kg/h，压力喷雾造粒机的压力为25kg/ cm 2，从而获得球状的3D打印用金属粉末；该金属粉末的粒径分布范围为46—70nm，硬度可达46.4HRC。
实施例3
按镍的含量为10wt%、锡的含量为2 wt %、余量为铜进行配料，将铜粒置于加热炉中，铜粒溶解后加入镍粒和锡粒进行熔炼，待溶清后捞净浮渣，得到合金液；将合金液滴落至高速旋转的紫铜轮表面甩出，冷却得到合金带；将合金带浸泡在10%的盐酸中数分钟，并经多次蒸馏水漂洗和无水乙醇清洗后，再在真空干燥箱内烘干；然后裁剪干燥后的合金带，再采用4.5：1的球料比球磨18h，得到合金粉；接着将合金粉与去离子水混合，且合金粉与去离子水的质量比为3：1，并加入合金粉质量的4%金属造粒剂搅拌均匀，配制成金属粉浆料；再将浆料通过压力喷雾造粒机进行造粒，其中喷雾造粒机干燥空气的进口温度为350℃、出口温度为150℃、干燥空气的流量为200 Nm 3 /h、进料速度为20 kg/h，压力喷雾造粒机的压力为15kg/ cm 2，从而获得球状的3D打印用金属粉末；该金属粉末的粒径分布范围为52—70nm，硬度可达38.3HRC。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种3D打印用合金粉末的制备工艺，其包括以下步骤：
（1）将铜粒置于加热炉中，铜粒溶解后加入镍粒和锡粒进行熔炼，待溶清后捞净浮渣，得到合金液；
（2）将合金液滴落至高速旋转的紫铜轮表面甩出，冷却得到合金带；
（3）将合金带浸泡在盐酸中，然后洗涤、干燥；
（4）裁剪干燥后的合金带，再球磨，得到合金粉；
（5）将合金粉与液体混合，并加入有机粘合剂搅拌均匀，配制成金属粉浆料；
（6）再将浆料通过喷雾造粒机制成球状3D打印用金属粉末。
2.根据权利要求1所述3D打印用合金粉末的制备工艺，其特征在于：所述锡粒、铜粒和镍粒中镍的含量为10wt%，锡的含量为1—2 wt %，余量为铜。
3.如权利要求1所述3D打印用合金粉末的制备工艺，其特征在于：所述液体采用蒸馏水或去离子水，且合金粉与液体的质量比为（2.5—3）：1。
4.如权利要求1所述3D打印用合金粉末的制备工艺，其特征在于：所述有机粘合剂采用金属造粒剂，其加入量为合金粉质量的2—4%。
5.如权利要求1所述3D打印用合金粉末的制备工艺，其特征在于：所述喷雾造粒机采用离心喷雾造粒机或压力喷雾造粒机。
6.如权利要求5所述3D打印用合金粉末的制备工艺，其特征在于：所述离心喷雾造粒机的转速为5000—8000转/分，压力喷雾造粒机的压力为15—25kg/ cm 2。
7.如权利要求5所述3D打印用合金粉末的制备工艺，其特征在于：所述喷雾造粒机干燥空气的进口温度为250—350℃、出口温度为100—150℃；干燥空气的流量为100—200 Nm 3 /h；进料速度为10—20 kg/h。
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