CN109338152A - 3d打印铜合金粉末及其雾化制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3D打印铜合金粉末，按重量份数计，铜合金粉末包括以下重量份的化学成分：铜60～70重量份；锌5～20重量份；锰4～6重量份；铁2～4重量份。本发明的3D打印铜合金粉末，通过对其铜合金化学成分进行优化，在微观程度上改进铜合金的内部结构，并采用雾化制备方法，有利于减少非金属夹杂物的产生，提高合金的综合性能，使其具有优异的强度、耐磨性、硬度和柔韧性。
Description
技术领域
本发明涉及一种铜合金粉末，特别是涉及一种3D打印用磨具钢粉末。
背景技术
3D打印机属于精密类仪器，无论是工业级的激光3D打印机还是民用级别的都是一样的。激光3D打印机的各个零部件组合在一起，发挥各自的作用，其中喷嘴质量的优劣更是很大程度上决定了打印作业的品质，目前市场上常见的3D打印用铜合金粉末硬度、强度、耐磨性和韧性都有所欠缺，特别是在打印研磨性材料的时候，磨损度高。
发明内容
针对上述不足之处，本发明的目的在于开发一款3D打印用铜合金粉末，可使得3D打印模具具有高的硬度、强度、耐磨性和足够的韧性。
本发明的技术方案概述如下：
一种3D打印铜合金粉末，其中，按重量份数计，铜合金粉末包括以下重量份的化学成分：
优选的是，所述的3D打印铜合金粉末，其中，还包括0.5～1重量份的锡。
优选的是，所述的3D打印铜合金粉末，其中，还包括2～4重量份的硅。
优选的是，所述的3D打印铜合金粉末，其中，还包括0.5～1重量份的铅。
优选的是，所述的3D打印铜合金粉末，其中，还包括0.01～0.1重量份的镍。
优选的是，所述的3D打印铜合金粉末，其中，还包括0.01～0.1重量份的铑。
优选的是，所述的3D打印铜合金粉末，其中，还包括0.05～0.5重量份的钌。
一种3D打印铜合金粉末的雾化制备方法，其中，所述制备方法包括以下步骤：
1)将铜合金按化学成分配比称取金属元素料，装入气体雾化制粉炉的真空感应熔炼坩埚中进行熔炼，获得铜合金熔液；
2)铜合金熔液继续加热至1200℃～1300℃后精炼40～60分钟；
3)精炼完成后，对气体雾化制粉炉充高纯氩气，用高纯氩气对合金熔液进行雾化，经高速氩气喷吹雾化，冷却后获得铜合金粉末。
优选的是，所述的3D打印铜合金粉末的雾化制备方法，其中，所述喷吹雾化的氩气压力为0.8MPa～1.2MPa。
优选的是，所述的3D打印铜合金粉末的雾化制备方法，其中，所述步骤3)喷吹雾化后，还进行烘干和筛分步骤。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的3D打印铜合金粉末，通过对其铜合金化学成分进行优化，在微观程度上改进铜合金的内部结构，并采用雾化制备方法，有利于减少非金属夹杂物的产生，提高合金的综合性能，使其具有优异的强度、耐磨性、硬度和柔韧性。
(2)本发明的3D打印铜合金粉末具有强度高、硬度大、耐化学腐蚀性强的优点；通过加入锰提高铜合金的韧性；铁提高铜合金的机械性能和工艺性能；通过加入锡提高铜合金的柔韧性和耐腐蚀性；通过加入硅提高耐高温性能和韧性；通过加入铅提高延展性；通过加入镍能提高铜的强度﹑硬度和耐蚀性；通过加入铑提高其硬度和热稳定性能；通过加入钌提高其热稳定性能、耐腐蚀性和耐磨性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本案提出一种3D打印铜合金粉末，其特征在于，按重量份数计，铜合金粉末包括以下重量份的化学成分：
黄铜是由铜和锌所组成的合金，具有强度高、硬度大、耐化学腐蚀性强。还有切削加工的机械性能突出和耐磨性能优异；通过加入锰提高铜合金的韧性；铁以富铁相的微粒析出，作为晶核而细化晶粒，并能阻止再结晶晶粒长大，从而提高铜合金的机械性能和工艺性能。
作为本案又一实施例，其中，还包括0.5～1重量份的锡。通过加入锡提高铜合金的柔韧性和耐腐蚀性。
作为本案又一实施例，其中，还包括2～4重量份的硅。通过加入硅提高耐高温性能和韧性。
作为本案又一实施例，其中，还包括0.5～1重量份的铅。通过加入铅提高延展性。
作为本案又一实施例，其中，还包括0.01～0.1重量份的镍。通过加入镍能提高铜的强度﹑硬度和耐蚀性。
作为本案又一实施例，其中，还包括0.01～0.1重量份的铑。通过加入铑提高其硬度和热稳定性能。
作为本案又一实施例，其中，还包括0.05～0.5重量份的钌。通过加入钌提高其热稳定性能、耐腐蚀性和耐磨性能。
一种3D打印铜合金粉末的雾化制备方法，制备方法包括以下步骤：
1)将铜合金按化学成分配比称取金属元素料，装入气体雾化制粉炉的真空感应熔炼坩埚中进行熔炼，获得铜合金熔液；
2)铜合金熔液继续加热至1200℃～1300℃后精炼40～60分钟；
3)精炼完成后，对气体雾化制粉炉充高纯氩气，用高纯氩气对合金熔液进行雾化，经高速氩气喷吹雾化，喷吹雾化的氩气压力为0.8MPa～1.2MPa，冷却，烘干和筛分获得铜合金粉末。
下面列出具体的实施例和对比例：
实施例1：
一种3D打印铜合金粉末，按重量份数计，铜合金粉末包括以下重量份的化学成分：
3D打印铜合金粉末的雾化制备方法，包括以下步骤：
1)将铜合金按化学成分配比称取金属元素料，装入气体雾化制粉炉的真空感应熔炼坩埚中进行熔炼，获得铜合金熔液；
2)铜合金熔液继续加热至1200℃后精炼40分钟；
3)精炼完成后，对气体雾化制粉炉充高纯氩气，用高纯氩气对合金熔液进行雾化，经高速氩气喷吹雾化，喷吹雾化的氩气压力为0.8MPa，冷却、烘干和筛分获得铜合金粉末。
实施例2：
一种3D打印铜合金粉末，按重量份数计，铜合金粉末包括以下重量份的化学成分：
3D打印铜合金粉末的雾化制备方法，包括以下步骤：
1)将铜合金按化学成分配比称取金属元素料，装入气体雾化制粉炉的真空感应熔炼坩埚中进行熔炼，获得铜合金熔液；
2)铜合金熔液继续加热至1200℃后精炼40分钟；
3)精炼完成后，对气体雾化制粉炉充高纯氩气，用高纯氩气对合金熔液进行雾化，经高速氩气喷吹雾化，喷吹雾化的氩气压力为0.8MPa，冷却、烘干和筛分获得铜合金粉末。
实施例3：
一种3D打印铜合金粉末，按重量份数计，铜合金粉末包括以下重量份的化学成分：
3D打印铜合金粉末的雾化制备方法，包括以下步骤：
1)将铜合金按化学成分配比称取金属元素料，装入气体雾化制粉炉的真空感应熔炼坩埚中进行熔炼，获得铜合金熔液；
2)铜合金熔液继续加热至1200℃后精炼40分钟；
3)精炼完成后，对气体雾化制粉炉充高纯氩气，用高纯氩气对合金熔液进行雾化，经高速氩气喷吹雾化，喷吹雾化的氩气压力为0.8MPa，冷却、烘干和筛分获得铜合金粉末。
对比例1：
一种3D打印铜合金粉末，按重量份数计，铜合金粉末包括以下重量份的化学成分：
3D打印铜合金粉末的雾化制备方法，包括以下步骤：
1)将铜合金按化学成分配比称取金属元素料，装入气体雾化制粉炉的真空感应熔炼坩埚中进行熔炼，获得铜合金熔液；
2)铜合金熔液继续加热至1200℃后精炼40分钟；
3)精炼完成后，对气体雾化制粉炉充高纯氩气，用高纯氩气对合金熔液进行雾化，经高速氩气喷吹雾化，喷吹雾化的氩气压力为0.8MPa，冷却、烘干和筛分获得铜合金粉末。
对比例2：
一种3D打印铜合金粉末，按重量份数计，铜合金粉末包括以下重量份的化学成分：
3D打印铜合金粉末的雾化制备方法，包括以下步骤：
1)将铜合金按化学成分配比称取金属元素料，装入气体雾化制粉炉的真空感应熔炼坩埚中进行熔炼，获得铜合金熔液；
2)铜合金熔液继续加热至1200℃后精炼40分钟；
3)精炼完成后，对气体雾化制粉炉充高纯氩气，用高纯氩气对合金熔液进行雾化，经高速氩气喷吹雾化，喷吹雾化的氩气压力为0.8MPa，冷却、烘干和筛分获得铜合金粉末。
对比例3：
一种3D打印铜合金粉末，按重量份数计，铜合金粉末包括以下重量份的化学成分：
3D打印铜合金粉末的雾化制备方法，包括以下步骤：
1)将铜合金按化学成分配比称取金属元素料，装入气体雾化制粉炉的真空感应熔炼坩埚中进行熔炼，获得铜合金熔液；
2)铜合金熔液继续加热至1200℃后精炼40分钟；
3)精炼完成后，对气体雾化制粉炉充高纯氩气，用高纯氩气对合金熔液进行雾化，经高速氩气喷吹雾化，喷吹雾化的氩气压力为0.8MPa，冷却、烘干和筛分获得铜合金粉末。
对比例4：
一种3D打印铜合金粉末，按重量份数计，铜合金粉末包括以下重量份的化学成分：
3D打印铜合金粉末的雾化制备方法，包括以下步骤：
1)将铜合金按化学成分配比称取金属元素料，装入气体雾化制粉炉的真空感应熔炼坩埚中进行熔炼，获得铜合金熔液；
2)铜合金熔液继续加热至1200℃后精炼40分钟；
3)精炼完成后，对气体雾化制粉炉充高纯氩气，用高纯氩气对合金熔液进行雾化，经高速氩气喷吹雾化，喷吹雾化的氩气压力为0.8MPa，冷却、烘干和筛分获得铜合金粉末。
对比例5：
一种3D打印铜合金粉末，按重量份数计，铜合金粉末包括以下重量份的化学成分：
3D打印铜合金粉末的雾化制备方法，包括以下步骤：
1)将铜合金按化学成分配比称取金属元素料，装入气体雾化制粉炉的真空感应熔炼坩埚中进行熔炼，获得铜合金熔液；
2)铜合金熔液继续加热至1200℃后精炼40分钟；
3)精炼完成后，对气体雾化制粉炉充高纯氩气，用高纯氩气对合金熔液进行雾化，经高速氩气喷吹雾化，喷吹雾化的氩气压力为0.8MPa，冷却、烘干和筛分获得铜合金粉末。
对比例6：
一种3D打印铜合金粉末，按重量份数计，铜合金粉末包括以下重量份的化学成分：
3D打印铜合金粉末的雾化制备方法，包括以下步骤：
1)将铜合金按化学成分配比称取金属元素料，装入气体雾化制粉炉的真空感应熔炼坩埚中进行熔炼，获得铜合金熔液；
2)铜合金熔液继续加热至1200℃后精炼40分钟；
3)精炼完成后，对气体雾化制粉炉充高纯氩气，用高纯氩气对合金熔液进行雾化，经高速氩气喷吹雾化，喷吹雾化的氩气压力为0.8MPa，冷却、烘干和筛分获得铜合金粉末。
下面列出实施例1～3和对比例1～6的性能测试结果：
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (10)
1.一种3D打印铜合金粉末，其特征在于，按重量份数计，铜合金粉末包括以下重量份的化学成分：
2.根据权利要求1所述的3D打印铜合金粉末，其特征在于，还包括0.5～1重量份的锡。
3.根据权利要求1所述的3D打印铜合金粉末，其特征在于，还包括2～4重量份的硅。
4.根据权利要求1所述的3D打印铜合金粉末，其特征在于，还包括0.5～1重量份的铅。
5.根据权利要求1所述的3D打印铜合金粉末，其特征在于，还包括0.01～0.1重量份的镍。
6.根据权利要求1所述的3D打印铜合金粉末，其特征在于，还包括0.01～0.1重量份的铑。
7.根据权利要求1所述的3D打印铜合金粉末，其特征在于，还包括0.05～0.5重量份的钌。
8.根据权利要求1～7任一项所述的3D打印铜合金粉末的雾化制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1)将铜合金按化学成分配比称取金属元素料，装入气体雾化制粉炉的真空感应熔炼坩埚中进行熔炼，获得铜合金熔液；
2)铜合金熔液继续加热至1200℃～1300℃后精炼40～60分钟；
3)精炼完成后，对气体雾化制粉炉充高纯氩气，用高纯氩气对合金熔液进行雾化，经高速氩气喷吹雾化，冷却后获得铜合金粉末。
9.根据权利要求8所述的3D打印铜合金粉末的雾化制备方法，其特征在于，所述喷吹雾化的氩气压力为0.8MPa～1.2MPa。
10.根据权利要求8所述的3D打印铜合金粉末的雾化制备方法，其特征在于，所述步骤3)喷吹雾化后，还进行烘干和筛分步骤。
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