CN111482611A - 一种用于3d打印的球形碳化钨-钴粉末的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于3D打印的球形碳化钨‑钴粉末的制备方法，包括如下步骤：步骤一：将碳化钨粉和钴粉原料经混合研磨破碎，然后采用气流分级或过震动筛的粒度分级法，分离出适合用于3D打印的粒径范围的混合料；步骤二：将步骤一中制得的混合料进行高温等离子球化处理；步骤三：将步骤二中球化后的粉末进行清洗、烘干，得到球形碳化钨‑钴粉末。采用本发明方法的得到的球形碳化钨‑钴粉末成分、粒径、球形度可控，制备出的碳化钨‑钴粉末球形度高、流动性好、粒径分布均匀、成本低、具有良好的工业化前景。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印用材料技术领域，具体涉及一种用于3D打印的球形碳化钨-钴粉末的制备方法。
背景技术
3D打印技术的核心是装备和材料。随着3D打印技术的发展，3D打印装备成熟，但目前可用于3D打印的材料种类少、性能不稳定，成为制约3D打印技术发展和应用的瓶颈问题。传统粉末冶金用的金属粉末材料还不能完全适应3D打印工艺，目前已有的金属粉末种类少、价格高、产品化程度低。
碳化钨(WC)属于陶瓷相，具有熔点高、硬度高、导电导热性差、化学性能稳定等优点，是制备耐磨耐蚀涂层的理想材料，但由于碳化钨的高熔点及高硬度，喷涂的碳化钨颗粒与基体材料的附着力差，且在空气中升高温度时易发生氧化，因此纯碳化钨粉末很少单独用作热喷涂粉末材料，通常需要加入Co、Ni、Ni-Cr等金属作粘结相制成烧结型粉末或包覆型粉末供热喷涂使用。已广泛应用的碳化钨-钴系列热喷涂粉末，由于其所制备的涂层具有极高的硬度、优越的耐磨损性能和良好的韧性，广泛地应用于航空航天、汽车、冶金、电力、造纸等领域，以提高零部件表面的耐磨性能及修复磨损部位。
但现有技术中制备出的用于3D打印的球形碳化钨-钴粉末，由于粉末形貌不可控、粒度大的缺陷使其能量反射高、流动性差、含氧量高、粉末质量不可控，严重制约球形碳化钨- 钴粉末在3D打印成型技术中的推广和普及。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于3D打印的球形碳化钨-钴粉末的制备方法，它可以解决现有技术中制备的球形碳化钨-钴粉末流动性差、含氧量高、粉末质量和颗粒形状不可控的缺陷。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种用于3D打印的球形碳化钨-钴粉末的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将碳化钨粉和钴粉原料经混合研磨破碎，然后采用气流分级或过震动筛的粒度分级法，分离出适合用于3D打印的粒径范围的混合料；
步骤二：将步骤一中制得的混合料进行高温等离子球化处理；
步骤三：将步骤二中球化后的粉末进行清洗、烘干，得到球形碳化钨-钴粉末。
进一步地，所述步骤一中，碳化钨粉和钴粉的质量比为(2-4.5)：1。
进一步地，所述步骤一中，采用粒度分级法分离出的适合用于3D打印的粒径范围的混合料的粒径范围为15-53μm。
进一步地，所述步骤二中，所述高温等离子球化处理的离子气气源为Ar和H，所述高温等离子球化处理的功率为50-60kW。
进一步地，所述步骤一中，碳化钨粉和钴粉原料采用滚动球磨、振动球磨、搅拌球磨或者气流磨的一种或两种方式进行混合研磨破碎，使其形成细小颗粒的混合料。
进一步地，所述步骤三中，清洗介质为去离子水，清洗时间为3-5分钟，烘干温度为60-90℃，烘干时间为1-3小时。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明中将碳化钨粉和钴粉原料经混合研磨破碎，然后采用气流分级或过震动筛的粒度分级法，分离出适合用于3D打印的粒径范围的混合料，然后经过等离子体球化设备，在极短的时间内，金属颗粒被熔融成小液滴，在表面张力的作用下收缩成球形度很高颗粒，高温液滴快速冷却，形成微米级金属碳化钨-钴粉，即可得到高球化率、高球形度、含氧量低的球形碳化钨-钴粉末。采用本发明方法的得到的球形碳化钨-钴粉末成分、粒径、球形度可控，制备出的碳化钨-钴粉末球形度高、流动性好、粒径分布均匀、成本低、具有良好的工业化前景。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
一种用于3D打印的球形碳化钨-钴粉末的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将碳化钨粉和钴粉原料经混合研磨破碎，然后采用气流分级或过震动筛的粒度分级法，分离出适合用于3D打印的粒径范围的混合料；其中，碳化钨粉和钴粉的质量比为 (2-4.5)：1；
步骤二：将步骤一中制得的混合料进行高温等离子球化处理；
步骤三：将步骤二中球化后的粉末进行清洗、烘干，得到球形碳化钨-钴粉末。
其中，所述步骤一中，采用粒度分级法分离出的适合用于3D打印的粒径范围的混合料的粒径范围为15-53μm。
其中，所述步骤二中，所述高温等离子球化处理的离子气气源为Ar和H，所述高温等离子球化处理的功率为50-60kW。
其中，所述步骤一中，碳化钨粉和钴粉原料采用滚动球磨、振动球磨、搅拌球磨或者气流磨的一种或两种方式进行混合研磨破碎，使其形成细小颗粒的混合料。
其中，所述步骤三中，清洗介质为去离子水，清洗时间为3-5分钟，烘干温度为60-90℃，烘干时间为1-3小时。
实施例1
一种用于3D打印的球形碳化钨-钴粉末的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将碳化钨粉和钴粉原料采用滚动球磨进行混合研磨破碎，然后采用气流分级或过震动筛的粒度分级法，分离出粒径为15μm的混合料；其中，碳化钨粉和钴粉的质量比为 2：1；
步骤二：将步骤一中制得的混合料进行高温等离子球化处理；其中，高温等离子球化处理的离子气气源为Ar和H，高温等离子球化处理的功率为50kW
步骤三：将步骤二中球化后的粉末进行清洗(清洗介质为去离子水，清洗时间为3分钟)、烘干(烘干温度为75℃，烘干时间为2小时)，得到球形碳化钨-钴粉末。
实施例2
一种用于3D打印的球形碳化钨-钴粉末的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将碳化钨粉和钴粉原料采用气流磨进行混合研磨破碎，然后采用气流分级或过震动筛的粒度分级法，分离出粒径为53μm的混合料；其中，碳化钨粉和钴粉的质量比为4.5： 1；
步骤二：将步骤一中制得的混合料进行高温等离子球化处理；其中，高温等离子球化处理的离子气气源为Ar和H，高温等离子球化处理的功率为60kW
步骤三：将步骤二中球化后的粉末进行清洗(清洗介质为去离子水，清洗时间为5分钟)、烘干(烘干温度为90℃，烘干时间为1小时)，得到球形碳化钨-钴粉末。
综上所述，本发明中将碳化钨粉和钴粉原料经混合研磨破碎，然后采用气流分级或过震动筛的粒度分级法，分离出适合用于3D打印的粒径范围的混合料，然后经过等离子体球化设备，在极短的时间内，金属颗粒被熔融成小液滴，在表面张力的作用下收缩成球形度很高颗粒，高温液滴快速冷却，形成微米级金属碳化钨-钴粉，即可得到高球化率、高球形度、含氧量低的球形碳化钨-钴粉末。采用本发明方法的得到的球形碳化钨-钴粉末成分、粒径、球形度可控，制备出的碳化钨-钴粉末球形度高、流动性好、粒径分布均匀、成本低、具有良好的工业化前景。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (6)
1.一种用于3D打印的球形碳化钨-钴粉末的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将碳化钨粉和钴粉原料经混合研磨破碎，然后采用气流分级或过震动筛的粒度分级法，分离出适合用于3D打印的粒径范围的混合料；
步骤二：将步骤一中制得的混合料进行高温等离子球化处理；
步骤三：将步骤二中球化后的粉末进行清洗、烘干，得到球形碳化钨-钴粉末。
2.根据权利要求1所述的用于3D打印的球形碳化钨-钴粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，碳化钨粉和钴粉的质量比为(2-4.5)：1。
3.根据权利要求2所述的用于3D打印的球形碳化钨-钴粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，采用粒度分级法分离出的适合用于3D打印的粒径范围的混合料的粒径范围为15-53μm。
4.根据权利要求1所述的用于3D打印的球形碳化钨-钴粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，所述高温等离子球化处理的离子气气源为Ar和H，所述高温等离子球化处理的功率为50-60kW。
5.根据权利要求1所述的用于3D打印的球形碳化钨-钴粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，碳化钨粉和钴粉原料采用滚动球磨、振动球磨、搅拌球磨或者气流磨的一种或两种方式进行混合研磨破碎，使其形成细小颗粒的混合料。
6.根据权利要求1所述的用于3D打印的球形碳化钨-钴粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，清洗介质为去离子水，清洗时间为3-5分钟，烘干温度为60-90℃，烘干时间为1-3小时。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200804 |