CN112746205A - 用于制作散热元件的铝合金粉末和其制备方法及打印工艺 - Google Patents
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Abstract
一种用于制作散热元件铝合金粉末和其制备方法，以及增材制造成型的打印工艺，其中，铝合金粉末，用于增材制造，包括：Mg：0.35～0.6wt％、Si：0.3～0.6wt％、Fe：0.1～0.3wt％、Mn：0.1～0.4wt％、Ti：0.2～0.6wt％、Zr：0.02～0.1wt％，余量为Al；所述铝合金粉末用于制作散热元件。使用本发明的铝合金粉末进行增材制造，打印过程中不开裂，可以使打印的散热元件具有高散热率，且力学性能好，能够在不破坏材料原有热导率高的优势的前提下，结合增材制造成型打印工艺，得到我们所需的散热元件。
Description
技术领域
本发明涉及增材制造成型领域，特别涉及用于制作散热元件铝合金粉末和其制备方法，以及增材制造成型的打印工艺。
背景技术
铝合金作为一种轻质高强材料，得到了十分广泛的应用。近年来随着增材制造工艺的崛起，如何将铝合金材料与增材制造工艺相结合，成为了一个热门话题。当前能够实现稳定激光增材的铝合金材料只有AlSi10Mg为代表的Al-Si系合金，随着对不同性能需求的逐渐加大，也对铝合金打印材料的要求越来越多，尤其是散热元件领域。
6xxx系合金尤其是6060合金在铝合金中具有非常出色的热导率，是铝合金散热元件材料的不二选择。作为以镁硅为主的中等强度合金，作为传统型材具有耐腐蚀性能好、焊接性能好的铝合金材料。但在一些复杂元件中，尤其是一些复杂流道的设计，传统加工已无法满足现实需求，因此引入激光增材制造势在必行。然而因材料设计规则的影响，传统焊接性能极佳的6060合金却无法适应激光增材工艺，因为材料的热导率优异冷速过快，以及成分设计上的Si元素过剩导致材料韧性下降，最终导致了激光打印过程中的应力开裂。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是提供一种在不破坏材料原有的高热导率的优势的前提下，尽力弥合打印过程中的应力开裂现象的铝合金粉末和其制备方法，以及增材制造成型的打印工艺。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种用于制作散热元件铝合金粉末，用于增材制造，包括：Mg：0.35～0.6wt％、Si：0.3～0.6wt％、Fe：0.1～0.3wt％、Mn：0.1～0.4wt％、Ti：0.2～0.6wt％、Zr：0.02～0.1wt％，余量为Al。
可选地，所述粉末材料的原料包括纯镁、纯铝、铝硅合金、铝铁合金、铝锰合金和铝锆合金中的一种或多种，以及纳米级的TiO2或Ti。
本发明的第二方面提供了一种铝合金粉末的制备方法，用于制备如本发明的第一方面的铝合金粉末，包括：获取第一预设粒度的待混粉粉末；将所述第一预设粒度的待混粉粉末和第二预设粒度TiO2或Ti颗粒进行混粉处理，得到混粉后的粉末；将混粉后的粉末进行干燥处理，得到铝合金粉末。
可选地，所述获取第一预设粒度的待混粉粉末，包括：称取所需量的原料，置于熔炼装置中；将所述熔炼装置抽真空，至真空度≤10Pa后，充入惰性气体至大气压；将所述原料在720～920℃条件下熔炼成熔液；将所述熔液置于850～1000℃条件下保温并静置10～15min、搅拌5～10min后除去浮渣，制得合金熔液；在所述熔炼装置中充入所述惰性气体，将所述合金熔液用高速惰性气流雾化，将其破碎成小液滴后，即可得到原始粉末；将原始粉末进行批混处理和干燥处理，得到处理后的粉末；将所述处理后的粉末进行分级处理，得到所述第一预设粒度的待混粉粉末。
可选地，所述将所述处理后的粉末进行分级处理，得到所述第一预设粒度的待混粉粉末，包括：将所述处理后的粉末进行第一道筛和第二道筛，得到所述第一预设粒度的待混粉粉末。
可选地，所述第一道筛选用500～800目筛；所述第二道筛选用200～300目筛；所述第一预设粒度为200～800目。
可选地，所述将所述第一预设粒度的待混粉粉末和第二预设粒度TiO2或Ti颗粒进行混粉处理，得到混粉后的粉末，包括：将所述第一预设粒度的待混粉粉末和0.2～0.6wt％的第二预设粒度TiO2或Ti颗粒，装入混粉机；混粉装粉量10～30kg/次，混粉速率200～500转/分钟，混粉时长150～300分钟，得到混粉后的粉末。
可选地，所述第二预设粒度为≤200nm。
可选地，将原始粉末进行批混处理和干燥处理，得到处理后的粉末，包括：将所述原始粉末置入混粉机，批混装粉量100～300kg/次，批混速率200～300转/分钟，批混时长240～300分钟/次。
将所述原始粉末放置在真空干燥箱中进行55～80℃烘粉，真空度要求≤1000Pa，烘干时长6～8h。
本发明的第三方面提供了一种增材制造成型的打印工艺，使用如本发明的第一方面提供的铝合金粉末或由本发明的第二方面提供的制备方法制备的铝合金粉末进行打印。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
使用本发明的铝合金粉末进行增材制造，打印过程中不开裂，可以使打印的散热元件具有高散热率，且力学性能好，能够在不破坏材料原有热导率高的优势的前提下，结合增材制造成型打印工艺，得到我们所需的散热元件。
附图说明
图1是本发明一实施例的铝合金粉末的制备方法的流程示意图；
图2是由对比例的铝合金粉末增材制造成型的散热元件在光学显微镜下的成像图；
图3是由实施例3的铝合金粉末增材制造成型的散热元件在光学显微镜下的成像图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在描述本发明之前，对激光增材制造技术进行介绍：
激光增材制造技术使用到的原材料粉需要在成分、物理性能、打印参数等多个方面都要达到条件，例如，需要能够顺利铺粉，即流动性要满足激光增材制造技术的要求；原材料粉末的氧含量也需要控制在一定范围内，使其在成型过程中不开裂等。
在一可选实施例中，本实施例提供了一种用于制作散热元件铝合金粉末，用于增材制造，包括：Mg：0.35～0.6wt％、Si：0.3～0.6wt％、Fe：0.1～0.3wt％、Mn：0.1～0.4wt％、Ti：0.2～0.6wt％、Zr：0.02～0.1wt％，余量为Al。使用本实施例的铝合金粉末进行增材制造，可以使打印的散热元件具有高散热率，且力学性能好，打印过程中能够顺利铺粉，流动性能够满足激光增材制造技术的要求，并且打印时不开裂。散热元件指的是类似于散热片给其他部件进行散热的元件。
其中Mg的含量可以为0.35wt％、0.40wt％、0.45wt％、0.50wt％、0.55wt％或0.6wt％。
Si的含量可以为0.30wt％、0.35wt％、0.40wt％、0.45wt％、0.50wt％、0.55wt％或0.6wt％。
Fe的含量可以为0.10wt％、0.15wt％、0.20wt％、0.25wt％或0.30wt％。
Mn的含量可以为0.10wt％、0.15wt％、0.20wt％、0.25wt％或0.30wt％、0.35wt％或0.40wt％。
Ti的含量可以为0.20wt％、0.25wt％、0.30wt％、0.35wt％、0.40wt％、0.45wt％、0.50wt％、0.55wt％或0.6wt％。
Zr的含量可以为0.02wt％、0.04wt％、0.06wt％、0.08wt％或0.10wt％。
其中，Mn、Zr元素，能够提高材料的再结晶温度，提高材料的强韧性，同时改善Fe在铝合金中的形态，使材料更加致密。Ti元素主要起到细化晶粒的作用，同时因含Ti颗粒为纳米尺度，为激光增材过程中材料凝固提供异质形核质点，使在基本不牺牲材料热导率的前提下，达到提高材料焊接稳定性的作用。具体来说，Mn元素的添加能够提高材料的再结晶温度，使其强韧性均得到提高，同时对材料中Fe元素的有害作用有改善的作用；Zr元素在合金中起到细化晶粒的作用，同时能够替代部分Mn元素；其中Mn含量过高会对材料的制备造成困难，极容易产生成分偏析；Zr含量过高会削弱Ti的细化作用，过少则作用不明显。
在一可选实施例中，粉末材料的原料包括纯镁、纯铝、纯钛、铝硅合金、铝铁合金、铝锰合金和铝锆合金中的一种或多种，以及纳米级的TiO2或Ti。
在一可选实施例中，本实施例提供了一种铝合金粉末的制备方法，用于制备上述铝合金粉末，包括：获取第一预设粒度的待混粉粉末；将第一预设粒度的待混粉粉末和第二预设粒度TiO2或Ti颗粒进行混粉处理，得到混粉后的粉末；将混粉后的粉末进行干燥处理，得到铝合金粉末。其中，粉末材料，尤其是达到一定尺寸(足够小)的粉末材料很容易吸收空气中的水分，在颗粒间形成液桥力，造成粉末团聚，影响后续打印铺粉工作。干燥处理是为了满足后续的使用要求。
在一可选实施例中，本实施例在上述实施例中的基础上，获取第一预设粒度的待混粉粉末，包括：称取所需量的原料，置于熔炼装置中；将熔炼装置抽真空，至真空度≤10Pa后，充入惰性气体至大气压；将原料在720～920℃条件下熔炼成熔液；将熔液置于850～1000℃条件下保温并静置10～15min、搅拌5～10min后除去浮渣，制得合金熔液；在熔炼装置中充入惰性气体，将合金熔液用高速惰性气流雾化，将其破碎成小液滴后，即可得到原始粉末；将原始粉末进行批混处理和干燥处理，得到处理后的粉末；将处理后的粉末进行分级处理，得到第一预设粒度的待混粉粉末。其中，在850～1000℃，这个温度范围是能够保证熔体流动性的最佳范围，温度低流动性下降导致雾化失败；温度过高导致元素烧损严重。进一步地，优选范围为850～950℃，在这个范围内可以保证雾化顺利又不至于元素过度烧损。
在一可选实施例中，将处理后的粉末进行分级处理，得到第一预设粒度的待混粉粉末，包括：将处理后的粉末进行第一道筛和第二道筛，得到第一预设粒度的待混粉粉末。
在一可选实施例中，第一道筛选用500～800目筛；第二道筛选用200～300目筛；第一预设粒度为200～800目。
在一可选实施例中，将第一预设粒度的待混粉粉末和第二预设粒度TiO2或Ti颗粒进行混粉处理，得到混粉后的粉末，包括：将第一预设粒度的待混粉粉末和0.2～0.6wt％的第二预设粒度TiO2或Ti颗粒，装入混粉机；混粉装粉量10～30kg/次，混粉速率200～500转/分钟，混粉时长150～300分钟，得到处理后的粉末。其中,混粉处理是为了将TiO2或Ti颗粒与第一预设粒度的待混粉粉末混合,并且使第二预设粒度TiO2或Ti颗粒附着于第一预设粒度的待混粉粉末表面,以在增材制造的过程中起到细化晶粒的作用。混粉速率一定要达到200转/分钟以上,才可以达到混合和附着的目的。
在一可选实施例中，第二预设粒度为≤200nm。
在一可选实施例中，将上述原始粉末进行批混处理和干燥处理，得到处理后的粉末，包括：将原始粉末置入混粉机，批混装粉量100～300kg/次，批混速率200～300转/分钟，批混时长240～300分钟/次；将原始粉末放置在真空干燥箱中进行55～80℃烘粉，真空度要求≤1000Pa，烘干时长6～8h。其中批粉处理是为了原始粉末均匀混合，得到处理后的粉末。
在一可选实施例中，本实施例提供了一种增材制造成型的打印工艺，使用上述铝合金粉末进行打印。打印特指激光SLM(Selective laser melting，选择性激光熔化)打印，打印工艺，打印机板预热温度：150～220℃；其激光功率：360～400W；扫描速度：1000～1200mm/s；扫描间距：0.1～0.15mm；扫描层厚：0.03～0.06mm；区域重叠设定为0.1mm。经过线切割、表面处理即可得到打印产品。
本发明的实施例包括以下配比(参见表1)：
表1
实施例7
图1是本发明一实施例的铝合金粉末的制备方法的流程示意图。
如图1所示，选取符合表1中内容的原料，具体可以包括：纯镁、纯铝、铝硅合金、铝铁合金、铝锰合金、铝锆合金，将选取的原料置于熔炼装置中；将熔炼装置抽真空，至真空度≤10Pa后，充入惰性气体至大气压；将原料在850℃条件下熔炼成熔液；将熔液置于900℃条件下保温并静置15min、搅拌5min后除去浮渣，制得合金熔液；在熔炼装置中充入惰性气体，将合金熔液用高速惰性气流雾化，将其破碎成小液滴后，即可得到原始粉末；将原始粉末进行混粉处理和干燥处理，得到处理后的粉末；将处理后的粉末进行分级处理，得到第一预设粒度的待混粉粉末。将第一预设粒度的待混粉粉末和第二预设粒度TiO2或Ti颗粒进行混粉处理，得到混粉后的粉末；将混粉后的粉末进行干燥处理，得到所述铝合金粉末。其中，将处理后的粉末进行分级处理，得到第一预设粒度的待混粉粉末，包括：将处理后的粉末进行第一道筛和第二道筛，得到第一预设粒度的待混粉粉末。第一道筛选用600目筛；第二道筛选用250目筛；第一预设粒度为250～600目。其中，将第一预设粒度的待混粉粉末和第二预设粒度TiO2或Ti颗粒进行混粉处理，得到混粉后的粉末，包括：将第一预设粒度的待混粉粉末和第二预设粒度TiO2或Ti颗粒，装入混粉机；混粉装粉量20kg/次，混粉速率350转/分钟，混粉时长200分钟，得到混粉后的粉末。其中，第二预设粒度≤200nm。
实施例8
获取实施例7制得的铝合金粉末，将其进行增材制造成型，具体包括：通过激光SLM进行打印，打印机板预热温度为180℃；其激光功率：380W；扫描速度：1100mm/s；扫描间距：0.13mm；扫描层厚：0.04mm；区域重叠设定为0.1mm。经过线切割、表面处理即可得到打印产品。
对打印后的产品进行性能测试，结果参见表2
表2
由上表可知，由对比例的铝合金粉末增材制造成型的散热元件力学性能极差，不适合制造散热元件。
由实施例1-6的铝合金粉末增材制造成型的散热元件的由于添加了适量的纳米Ti，其力学性能和热导性能均得到了极大的提升，特别是由实施例3的铝合金粉末增材制造成型的散热元件，其抗拉强度高达220MPa，屈服强度达190MPa，延伸率达到8％，热导率可达228W/mK，适合制作散热元件。将由对比例的铝合金粉末增材制造成型的散热元件放在光学显微镜下观察，其图像如图2所示，可以看出有很多裂纹。
将由实施例3的铝合金粉末增材制造成型的散热元件放在光学显微镜下观察，其图像如图2所示，可以看出其并不开裂。
故，由本发明技术方案制得的散热元件力学性能和导热性良好，并且，Mg和Si均在0.45wt％附近，且这两种元素含量相近时，材料导热性能最好。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种用于制作散热元件的铝合金粉末，其特征在于，包括：
Mg：0.35～0.6wt％、Si：0.3～0.6wt％、Fe：0.1～0.3wt％、Mn：0.1～0.4wt％、Ti：0.2～0.6wt％、Zr：0.02～0.1wt％，余量为Al；
所述铝合金粉末用于进行增材制造。
2.根据权利要求1所述的铝合金粉末，其特征在于，所述粉末材料的原料包括纯镁、纯铝、铝硅合金、铝铁合金、铝锰合金和铝锆合金中的一种或多种，以及纳米级的TiO2或Ti。
3.一种铝合金粉末的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1或2的铝合金粉末，包括：
获取第一预设粒度的待混粉粉末；
将所述第一预设粒度的待混粉粉末和第二预设粒度TiO2或Ti颗粒进行混粉处理，得到混粉后的粉末；
将所述混粉后的粉末进行干燥处理，得到所述铝合金粉末。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述获取第一预设粒度的待混粉粉末，包括：
称取所需量的原料，置于熔炼装置中；
将所述熔炼装置抽真空，至真空度≤10Pa后，充入惰性气体至大气压；
将所述原料在720～920℃条件下熔炼成熔液；
将所述熔液置于850～1000℃条件下保温并静置10～15min、搅拌5～10min后除去浮渣，制得合金熔液；
在所述熔炼装置中充入所述惰性气体，将所述合金熔液用高速惰性气流雾化，将其破碎成小液滴后，即可得到原始粉末；
将原始粉末进行批混处理和干燥处理，得到处理后的粉末；
将所述处理后的粉末进行分级处理，得到所述第一预设粒度的待混粉粉末。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述将所述处理后的粉末进行分级处理，得到所述第一预设粒度的待混粉粉末，包括：
将所述处理后的粉末进行第一道筛和第二道筛，得到所述第一预设粒度的待混粉粉末。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
所述第一道筛选用500～800目筛；
所述第二道筛选用200～300目筛；
所述第一预设粒度为200～800目。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述将所述第一预设粒度的待混粉粉末和第二预设粒度TiO2或Ti颗粒进行混粉处理，得到混粉后的粉末，包括：
将所述第一预设粒度的待混粉粉末和0.2～0.6wt％的第二预设粒度TiO2或Ti颗粒，装入混粉机；
混粉装粉量10～30kg/次，混粉速率200～500转/分钟，混粉时长150～300分钟，得到混粉后的粉末。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第二预设粒度≤200nm。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，将原始粉末进行批混处理和干燥处理，得到处理后的粉末，包括：
将所述原始粉末置入混粉机，批混装粉量100～300kg/次，批混速率200～300转/分钟，批混时长240～300分钟/次；
将所述原始粉末放置在真空干燥箱中进行55～80℃烘粉，真空度要求≤1000Pa，烘干时长6～8h。
10.一种增材制造成型的打印工艺，其特征在于，使用如权利要求1-2任一项的所述铝合金粉末或由权利要求3-9任一项的制备方法制备的所述铝合金粉末进行打印。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190194781A1 (en) * | 2017-12-26 | 2019-06-27 | Thales | Aluminum alloy powder for additive manufacturing, and method for manufacturing a piece by manufacturing from this powder |
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|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| JOHN H. MARTIN等: "3D printing of high-strength aluminium alloys", 《NATURE》 * |
| 中国材料研究学会组织编写: "《中国战略性新兴产业-新材料稀土储氢材料》", 30 April 2017, 中国铁道出版社 * |
| 李长光: "铝合金添加纳米TiC颗粒TIG增材制造工艺及机理研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115652153A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-01-31 | 宁波众远新材料科技有限公司 | 用于手板增材制造的3d打印铝合金粉体及其制备方法 |
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