CN110090948A - 一种钴铬钼钨合金微细球形粉末及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种钴铬钼钨合金微细球形粉末，其特征在于其组分及质量配比为：包括钴60%~66%；铬24%~27%；钼5%~6%；钨5%~6%；硅0%~1.5%；余量为杂质，在进行制备时，步骤S1、根据需要的配方的配比进行精确称重，将称重获得的原料混合加入中频感应炉进行熔炼获取合金熔液；S2、利用气体加热系统对惰性气体进行加热；S3、将步骤S1中得到的熔液倒入中间包中，并通过导液管流入雾化喷嘴，利用热气对金属熔液进行超音速气雾化得到粉末；S4、对得到的粉末进行筛分，得到粒度小于30μm的钴铬钼钨合金微细球形粉末。本发明产品在成本相对较低的情况下具备相对密度高，力学性能优异且有利于SLM技术在生物医疗领域的推广应用，十分具有实用性。
Description
技术领域
本发明属于材料制备领域，具体涉及一种钴铬钼钨合金微细球形粉末及其制备方法。
背景技术
龋病和牙周疾病是最常见的口腔疾病，我国人群患龋略较高，口腔健康的情况不容乐观，因此，研究牙科替代产品的制备，为牙科疾病患者提供更好的修复体，具有重大的社会效益。
钴铬钼钨合金具有良好的生物相容性，较强的金瓷结合和耐腐蚀性能，且价格相对也便宜，被广泛应用于口腔修复领域，口腔修复体由于结构复杂，采用传统的铸造或锻造方法成形，工艺繁琐、周期长、成本高，且容易出现，给病人的长期使用带来潜在风险，随着近年来3D打印技术的快速发展，口腔医学植入体的个性化程度不断提高，获得了较好的临床和美学效果。
激光选区熔化（Selective Laster Melting，SLM）是一种主要的3D打印金属粉末的先进技术，该技术采用分层制造逐层堆积的方法，利用高能量激光束并按照指定路径将金属粉末熔化，可以直接制备出具有冶金结合、接近完全致密的金属零件。
SLM技术对金属粉末的要求较高，除需要具有良好的可塑性外，还必须要满足粉末粒径细小，粒度分布较窄、球形度高，流动性好和松装密度高等要求，目前国内生产的钴铬钼钨合金基本存在粒度大、球形度低、含氧量高等缺点，不能用于SLM成形，进而影响SLM技术在生物医用领域的推广应用。
故而当今市场急需一种在成本相对较低的情况下具备相对密度高，力学性能优异且有利于SLM技术在生物医疗领域的推广应用的合金微细球形粉末及其制备方法。
发明内容
本发明旨在针对现有技术的不足，提供一种具备相对密度高，力学性能优异且有利于SLM技术在生物医疗领域的推广应用的合金微细球形粉末及其制备方法。其技术方案为：
一种钴铬钼钨合金微细球形粉末，其组分及质量配比为，包括
钴 60%~66%； 铬 24%~27%；
钼 5%~6%； 钨 5%~6%；
硅 0%~1.5%； 余量为杂质；
其中上述各组分质量百分比之和为100%。
优选地，其组分及质量配比为，包括
钴 61%； 铬 25.73%；
钼 5.9%； 钨 5.6%；
硅 1.5%； 余量为杂质。
本发明还提供了一种使用上述组分及质量配比的一种钴铬钼钨合金微细球形粉末的制备方法，包括如下：
步骤S1、根据需要的配方的配比进行精确称重，将称重获得的原料混合加入中频感应炉进行熔炼获取合金熔液；
步骤S2、利用气体加热系统对惰性气体进行加热；
步骤S3、将步骤S1中得到的熔液倒入中间包中，并通过导液管流入雾化喷嘴，利用热气对金属熔液进行超音速气雾化得到粉末；
步骤S4、对得到的粉末进行筛分，得到粒度小于30μm的钴铬钼钨合金微细球形粉末。
优选地，上述步骤S1中的熔炼温度为1600-1680℃。
优选地，上述步骤S2中的所用的惰性气体为氮气或氩气，气体的加热温度控制在100-150℃。
优选地，上述步骤S3中的导液管内径为5mm。
优选地，上述步骤S3中所用的雾化喷嘴为双雾化喷嘴。
优选地，上述步骤S3热气雾化压力为1.0-1.5MPa。
本发明通过配方中各组分的配合再经过上述的制备方法得到同时具备相对密度高，力学性能优异且有利于SLM技术在生物医疗领域的推广应用的钴铬钼钨合金微细球形粉末，十分具有实用性，有利于市场推广。
具体实施方式
下面通过具体实施例来对本发明技术方案进行详细说明，本发明中未加特别说明的材料均为常规市场可购买材料。
实施例1：一种钴铬钼钨合金微细球形粉末包括以下重量份成分：
钴 61%； 铬 25.73%；
钼 5.9%； 钨 5.6%；
硅 1.5%； 余量为杂质。
接着按照如下方法进行制备，步骤S1、根据需要的配方的配比进行精确称重，将称重获得的原料混合加入中频感应炉进行熔炼获取合金熔液；步骤S2、利用气体加热系统对惰性气体进行加热；步骤S3、将步骤S1中得到的熔液倒入中间包中，并通过导液管流入雾化喷嘴，利用热气对金属熔液进行超音速气雾化得到粉末；步骤S4、对得到的粉末进行筛分，得到粒度小于30μm的钴铬钼钨合金微细球形粉末。
在制备的时候采用优选的方案，上述步骤S1中的熔炼温度为1600-1680℃，上述步骤S2中的所用的惰性气体为氮气或氩气，气体的加热温度控制在100-150℃，，上述步骤S3中的导液管内径为5mm、所用的雾化喷嘴为双雾化喷嘴、热气雾化压力为1.0-1.5MPa。
在采用本实施例制备得到的钴铬钼钨合金微细球形粉末，其平均粒度为28.36μm，球形度高，粉末内部精粒细小，含氧量为153ppm，经SLM成形后，得到的试样相对密度达到98.7%，抗拉强度为1283MPa，屈服强度为825MPa，延伸率为7.9%，显微硬度达到398.8HV。
实施例2 ：一种钴铬钼钨合金微细球形粉末包括以下重量份成分：
钴 60%； 铬 27%；
钼 5%； 钨 6%；
硅 1.2%； 余量为杂质。
接着按照如下方法进行制备，步骤S1、根据需要的配方的配比进行精确称重，将称重获得的原料混合加入中频感应炉进行熔炼获取合金熔液；步骤S2、利用气体加热系统对惰性气体进行加热；步骤S3、将步骤S1中得到的熔液倒入中间包中，并通过导液管流入雾化喷嘴，利用热气对金属熔液进行超音速气雾化得到粉末；步骤S4、对得到的粉末进行筛分，得到粒度小于30μm的钴铬钼钨合金微细球形粉末。
在制备的时候采用优选的方案，上述步骤S1中的熔炼温度为1600-1680℃，上述步骤S2中的所用的惰性气体为氮气或氩气，气体的加热温度控制在100-150℃，，上述步骤S3中的导液管内径为5mm、所用的雾化喷嘴为双雾化喷嘴、热气雾化压力为1.0-1.5MPa。
在采用本实施例制备得到的钴铬钼钨合金微细球形粉末，其平均粒度为29μm，球形度高，粉末内部精粒细小，含氧量为155ppm，经SLM成形后，得到的试样相对密度达到98.3%，抗拉强度为1280MPa，屈服强度为821MPa，延伸率为7.7%，显微硬度达到398.5HV。
实施例3：一种钴铬钼钨合金微细球形粉末包括以下重量份成分：
钴 65%； 铬 24%；
钼 5%； 钨 5%；
硅 0.5%； 余量为杂质。
接着按照如下方法进行制备，步骤S1、根据需要的配方的配比进行精确称重，将称重获得的原料混合加入中频感应炉进行熔炼获取合金熔液；步骤S2、利用气体加热系统对惰性气体进行加热；步骤S3、将步骤S1中得到的熔液倒入中间包中，并通过导液管流入雾化喷嘴，利用热气对金属熔液进行超音速气雾化得到粉末；步骤S4、对得到的粉末进行筛分，得到粒度小于30μm的钴铬钼钨合金微细球形粉末。
在制备的时候采用优选的方案，上述步骤S1中的熔炼温度为1600-1680℃，上述步骤S2中的所用的惰性气体为氮气或氩气，气体的加热温度控制在100-150℃，，上述步骤S3中的导液管内径为5mm、所用的雾化喷嘴为双雾化喷嘴、热气雾化压力为1.0-1.5MPa。
在采用本实施例制备得到的钴铬钼钨合金微细球形粉末，其平均粒度为28.8μm，球形度高，粉末内部精粒细小，含氧量为154ppm，经SLM成形后，得到的试样相对密度达到98.4%，抗拉强度为1279.7MPa，屈服强度为820MPa，延伸率为7.6%，显微硬度达到398.6HV。
以上实施例1、2、3中的优选实施例通过采用双雾化喷嘴的方式进行雾化，能够在雾化过程中产生高速气流，提高了雾化气流的动能，进一步提高气流对金属液流的冲击破碎效果，大幅度增加微细粉末的产率；、
通过运用热气雾化热气雾化技术，保证了雾化喷盘喷口不结冰，有利于雾化过程的稳定进行，同时能够降低气体的消耗量，提高气流速度，使得获取的粉末粒度更为细小。
由上述数据可以得出由在成本相对较低的情况下本发明配方制备得到的钴铬钼钨合金微细球形粉末在平均粒度、含氧量等方面均优于现有技术，且经过SLM成形后，得到的式样相对密度、抗拉强度、屈服强度、延伸率、显微硬度也优于现有技术，具备相对密度高，力学性能优异且有利于SLM技术在生物医疗领域的推广应用等优势，适合进行市场推广。
上述实施例中原料成分为一般实施例设置，并非以此来限制本配比，色粉等可以根据实际需要进行添加。因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，在不脱离本发明精神的前提下，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种钴铬钼钨合金微细球形粉末，其特征在于其组分及质量配比为：包括
钴 60%~66%； 铬 24%~27%；
钼 5%~6%； 钨 5%~6%；
硅 0%~1.5%； 余量为杂质；
其中上述各组分质量百分比之和为100%。
2.根据权利要求1所述的一种钴铬钼钨合金微细球形粉末，其特征在于其组分及质量配比为: 包括
钴 61%； 铬 25.73%；
钼 5.9%； 钨 5.6%；
硅 1.5%； 余量为杂质。
3.一种钴铬钼钨合金微细球形粉末的制备方法，利用权利要求1或2中的钴铬钼钨合金微细球形粉末的组分及质量配比，其特征在于包括如下：
步骤S1、根据需要的配方的配比进行精确称重，将称重获得的原料混合加入中频感应炉进行熔炼获取合金熔液；
步骤S2、利用气体加热系统对惰性气体进行加热；
步骤S3、将步骤S1中得到的熔液倒入中间包中，并通过导液管流入雾化喷嘴，利用热气对金属熔液进行超音速气雾化得到粉末；
步骤S4、对得到的粉末进行筛分，得到粒度小于30μm的钴铬钼钨合金微细球形粉末。
4.根据权利要求3所述的一种钴铬钼钨合金微细球形粉末的制备方法，其特征在于：上述步骤S1中的熔炼温度为1600-1680℃。
5.根据权利要求3所述的一种钴铬钼钨合金微细球形粉末的制备方法，其特征在于：上述步骤S2中的所用的惰性气体为氮气或氩气，气体的加热温度控制在100-150℃。
6.根据权利要求3所述的一种钴铬钼钨合金微细球形粉末的制备方法，其特征在于：上述步骤S3中的导液管内径为5mm。
7.根据权利要求3所述的一种钴铬钼钨合金微细球形粉末的制备方法，其特征在于：上述步骤S3中所用的雾化喷嘴为双雾化喷嘴。
8.根据权利要求3所述的一种钴铬钼钨合金微细球形粉末的制备方法，其特征在于：上述步骤S3热气雾化压力为1.0-1.5MPa。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190806 |
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