CN116275018A - 增材制造用高比重合金粉末、制备方法及应用 - Google Patents
增材制造用高比重合金粉末、制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116275018A CN116275018A CN202310168405.5A CN202310168405A CN116275018A CN 116275018 A CN116275018 A CN 116275018A CN 202310168405 A CN202310168405 A CN 202310168405A CN 116275018 A CN116275018 A CN 116275018A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- specific gravity
- tungsten
- high specific
- bar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 73
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 230000005484 gravity Effects 0.000 title claims abstract description 46
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 17
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 76
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 73
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 60
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 38
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 18
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 13
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical group CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 claims description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 6
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 13
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009694 cold isostatic pressing Methods 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 238000009461 vacuum packaging Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- HHIQWSQEUZDONT-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W].[W].[W] HHIQWSQEUZDONT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
- B22F1/065—Spherical particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/17—Metallic particles coated with metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/02—Compacting only
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/02—Compacting only
- B22F3/04—Compacting only by applying fluid pressure, e.g. by cold isostatic pressing [CIP]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/1003—Use of special medium during sintering, e.g. sintering aid
- B22F3/1007—Atmosphere
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/1017—Multiple heating or additional steps
- B22F3/1021—Removal of binder or filler
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/026—Spray drying of solutions or suspensions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/14—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes using electric discharge
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
- B22F2009/043—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling by ball milling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明提供了一种增材制造用高比重合金粉末、制备方法及应用。该方法包括：将钨粉、镍粉和铁粉混合球磨，得到混合粉末。其中，钨粉的粒径为1‑3微米，镍粉的粒径为1‑3微米，铁粉的粒径为1‑3微米。将混合粉末制粒、压制成型，得到材料坯体。将材料坯体在800℃脱脂后，在1450‑1530℃下氢气气氛中烧结2‑4小时，烧结得到棒材。将棒材制粉得到高比重合金粉末，高比重合金粉末包括钨颗粒和覆盖在钨颗粒上的金属层，金属层为镍和铁金属层。上述增材制造用高比重合金粉末的制备方法，钨颗粒为20‑40微米，热处理后钨颗粒之间的平均厚度比较大，合金的韧性好。因此，适合制备高韧性高比重合金部件。
Description
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种增材制造用高比重合金粉末、制备方法及应用。
背景技术
目前增材制造用高比重合金(WNiFe)粉体材料，采用细颗粒钨、镍、铁粉末，通过喷雾干燥制粒、烧结、团聚的方法成型，为提高粉体材料的球形度和流动性，还可以采用等离子体球化的方式。但这种粉末打印出来的高比重合金(WNiFe)部件，综合力学性能差。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种增材制造用高比重合金粉末、制备方法及应用，以解决相关技术的高比重合金(WNiFe)部件，综合力学性能差的技术问题。
为实现上述目的，本发明第一方面提供一种增材制造用高比重合金粉末的制备方法，包括：
将钨粉、镍粉和铁粉混合球磨，得到混合粉末；其中，所述钨粉的粒径为1-3微米，所述镍粉的粒径为1-3微米，所述铁粉的粒径为1-3微米；
将所述混合粉末制粒、压制成型，得到材料坯体；
将所述材料坯体在800℃脱脂后，在1450-1530℃下氢气气氛中烧结2-4小时，烧结得到棒材；
将所述棒材进行制粉，得到高比重合金粉末，所述高比重合金粉末包括钨颗粒和覆盖在所述钨颗粒上的金属层，所述金属层为镍和铁金属层。
根据本申请的实施方式，所述棒材制粉的步骤包括：
将所述棒材加工符合非转移弧旋转电极雾化设备的尺寸要求的目标棒材；所述非转移弧旋转电极雾化设备包括雾化炉和等离子体枪；
将所述目标棒材置于所述雾化炉内，所述雾化炉内为保护气体氛围，真空度为5×10-3Pa，温度为25～30℃，湿度≤75％RH；
所述目标棒材的一端在所述等离子体枪形成的转移弧作用下加热熔化，形成合金粉末；其中，所述目标棒材以25000～30000r/min的速度进行旋转，进给速度为1.6mm/s，所述等离子体枪的电流为1500A，所述等离子体枪与所述目标棒材的距离为15～25mm；
将所述雾化炉内保持120KPa的高压4小时，所述合金粉末在所述雾化炉内随炉冷却，得到高比重合金粉末。
根据本申请的实施方式，还包括：
将冷却后的合金粉末过200目筛网，得到高比重合金粉末。
根据本申请的实施方式，在混合粉末中，钨粉的质量百分数为93-95％，镍粉的质量百分数为3.5-5％，铁粉的质量百分数为1.5-2.1％。
根据本申请的实施方式，将材料坯体在800℃脱脂后，在1450-1530℃下氢气气氛中烧结2-4小时，烧结得到棒材。
根据本申请的实施方式，在将钨粉、镍粉和铁粉混合球磨的步骤中，球磨介质为乙醇，并在乙醇中添加1-3％的石蜡。球磨时间为24-36小时，球磨的磨球与物料的球料比4:1，物料为钨粉、镍粉和铁粉的总和。
根据本申请的实施方式，将混合粉末制粒的步骤包括：将混合粉末在150-200℃气体温度下，进行喷雾干燥制粒。
根据本申请的实施方式，将制粒形成的混合粉体颗粒在压力150-200MPa的条件下，压制成材料坯体，材料坯体为直径20-50毫米的球体或宽度20-50毫米的方块。
本发明第二方面提供一种上述的制备方法得到的高比重合金粉末。
本发明第三方面提供一种上述的制备方法得到的高比重合金粉末在增材制造金属部件中的应用。
上述的增材制造用高比重合金粉末的制备方法中，以钨粉、镍粉和铁粉为原料烧结得到棒材，在烧结过程中，烧结时间合适，钨粉的粒径增大，形成颗粒较大的球形钨粉颗粒，并且镍粉和铁粉熔融包覆在球形钨粉颗粒的表面。上述增材制造用高比重合金粉末的制备方法，钨颗粒为20-40微米，热处理后钨颗粒之间的平均厚度比较大，合金的韧性好。因此，适合制备高韧性高比重合金部件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本申请一实施方式的增材制造用高比重合金粉末在60x放大倍数下的扫描电镜图；
图2是本申请一实施方式的增材制造用高比重合金粉末在2000x放大倍数下的的扫描电镜图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示(诸如上、下……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
申请人经过大量的研究发现，相关技术的粉末打印出来的高比重合金(WNiFe)部件，综合力学性能差，主要原因是增材制造的成型时间短，细颗粒钨粉来不及长大，钨颗粒之间的平均液相厚度小，合金的韧性差。基于此，申请人进行了针对性的改进。
为实现上述目的，本发明第一方面提供一种增材制造用高比重合金粉末的制备方法，包括：
S10:将钨粉、镍粉和铁粉混合球磨，得到混合粉末。其中，钨粉的粒径为1-3微米，镍粉的粒径为1-3微米，铁粉的粒径为1-3微米。
在该步骤中，可采用1-3微米的钨粉、1-3微米的镍粉、1-3微米的铁粉混合球磨。球磨过程中，钨粉、镍粉和铁粉被进一步破碎，形成更为细小的颗粒，而且钨粉、镍粉和铁粉混合更为均匀。
S20:将混合粉末制粒、压制成型，得到材料坯体。
在该步骤中，混合粉末制粒形成小颗粒的混合粉体颗粒，然后压制成型，例如通过磨压或者冷等静压方法，使得混合粉体颗粒形成具有一定形状的材料坯体。材料坯体可以是球形，方块形，圆柱形，等等，具体形状可不做限定。材料坯体的体积相对较小，其三维最大的尺寸不易过大，以便于煅烧。在一些实施例中，材料坯体三维中的最大的尺寸和最小尺寸相近。
S30:将材料坯体在800℃脱脂后，在1450-1530℃下氢气气氛中烧结2-4小时，烧结得到棒材。
镍粉的熔点为212℃，铁粉的熔点为1538℃，钨粉的熔点为3400℃。在该步骤中，烧结过程中，钨的晶粒逐渐生长，因此表现为钨粉的粒径逐渐增大，形成较为规整的球形结构，即形成球形钨粉颗粒。
镍粉和铁粉的熔点相对较低，形成熔融状态，包覆在球形钨粉颗粒的表面。即棒材包括多个球形钨粉颗粒，相邻的球形钨粉颗粒之间由熔融的铁和镍填充。
在1450-1530℃下氢气气氛中烧结2-4小时，烧结程度较好，镍粉和铁粉的熔点相对较低，形成熔融状态，包覆在球形钨粉颗粒的表面。即棒材包括多个球形钨粉颗粒，相邻的球形钨粉颗粒之间由熔融的铁和镍填充。
若温度过高和时间过长，则可能导致大量钨镍铁熔融到一起，破坏了铁和镍包裹在钨颗粒外的形态，后续棒材不容易破碎，而且钨颗粒的粒径较大，且形状不规则。如若温度过低和时间过短，则可能导致钨颗粒无法长大，或无法成长至目标范围内。
S40:将所述棒材进行制粉，得到高比重合金粉末，所述高比重合金粉末包括钨颗粒和覆盖在所述钨颗粒上的金属层，所述金属层为镍和铁金属层。
上述的增材制造用高比重合金粉末的制备方法中，以钨粉、镍粉和铁粉为原料烧结得到棒材，在烧结过程中，钨粉的粒径增大，形成颗粒较大的球形钨粉颗粒，并且镍粉和铁粉熔融包覆在球形钨粉颗粒的表面。上述增材制造用高比重合金粉末的制备方法，钨颗粒为20-40微米，热处理后钨颗粒之间的平均厚度比较大，合金的韧性好，延伸率≥25％。因此，适合制备高韧性高比重合金部件。
在一些实施例中，在混合粉末中，所述棒材制粉的步骤包括：
S41:将所述棒材加工符合非转移弧旋转电极雾化设备的尺寸要求的目标棒材；所述非转移弧旋转电极雾化设备包括雾化炉和等离子体枪。
在该步骤中，由于棒材是作为非转移弧旋转电极雾化设备中的阳电极，因此，棒材的尺寸需要满足相应的尺寸要求，如棒材可以加工成直径70mm，长度300mm的规格。非转移弧旋转电极雾化设备包括雾化炉和等离子体枪，其具体结构不做限定，例如可以是申请号202110832524.7中的一种无碳刷导电型高转速等离子旋转雾化制粉装置。
S42:将所述目标棒材置于所述雾化炉内，所述雾化炉内为保护气体氛围，真空度为5×10-3Pa，温度为25～30℃，湿度≤75％RH。
在该步骤中，可以保证环境温度为25～30℃，环境湿度≤75％RH，将目标棒材作为阳电极置于雾化炉内，充入保护气体氩气，对雾化炉进行抽真空，使得雾化炉内的真空度为5×10-3Pa。
S43:所述目标棒材的一端在所述等离子体枪形成的转移弧作用下加热熔化，形成合金粉末；其中，所述目标棒材以25000～30000r/min的速度进行旋转，进给速度为1.6mm/s，所述等离子体枪的电流为1500A，所述等离子体枪与所述目标棒材的距离为15～25mm。
在该步骤中，设置工艺参数启动非转移弧旋转电极雾化(NTA-PREP)设备。目标棒材以25000～30000r/min的速度进行旋转，目标棒材进给速度为1.6mm/s，等离子体枪的电流为1500A。等离子体枪形成转移弧加热熔化目标棒材的一端，使雾化室内目标棒材熔化后的合金液滴在离心力的作用下甩出，合金液滴冷却在表面张力的作用下形成合金粉末。
S44:将所述雾化炉内保持120KPa的高压4小时，所述合金粉末在所述雾化炉内随炉冷却，得到高比重合金粉末。
在该步骤中，制粉完成后，雾化炉内保持120KPa的高压4小时，随炉冷却。
在一些实施例中，还包括：将冷却后的合金粉末过200目筛网，得到高比重合金粉末。例如，当待粉末冷却后可以用筛分超声波振筛机筛分，然后真空包装。
在一些实施例中，在混合粉末中，钨粉的质量百分数为93-95％，镍粉的质量百分数为3.5-5％，铁粉的质量百分数为1.5-2.1％。
在一些实施例中，将材料坯体在800℃脱脂后，在1450-1530℃下氢气气氛中烧结2-4小时，烧结得到棒材。
在一些实施例中，在将钨粉、镍粉和铁粉混合球磨的步骤中，球磨介质为乙醇，并在乙醇中添加1-3％的石蜡。球磨时间为24-36小时，球磨的磨球与物料的球料比4:1，物料为钨粉、镍粉和铁粉的总和。
根据本申请的实施方式，将混合粉末制粒的步骤包括：将所述混合粉末在150-200℃气体温度下，进行喷雾干燥制粒。
根据本申请的实施方式，将制粒形成的混合粉体颗粒在压力150-200MPa的条件下，压制成材料坯体，所述材料坯体为直径20-50毫米的球体或宽度20-50毫米的方块。
根据本申请的实施方式，将所述棒材进行等离子旋转电极雾化得到高比重合金粉末包括：
将棒材进行在2.5～3万转的条件下进行等离子旋转电极雾化，得到高比重合金粉末。
本发明还提供一种上述的制备方法得到的高比重合金粉末。
上述高比重合金粉末，钨粒径在35-40微米，镍粉和铁粉包覆在球形钨粉颗粒的表面。当进行增材制造如通过3D打印时，镍和铁熔融形成粘结相层；因此，上述高比重合金粉末的粘结相层厚度大，力学性能好；3D打印促进钨颗粒分布均匀，一致性好；在此基础上，相邻的高比重合金粉末之间是粘结相之间的连接而不是钨颗粒之间的连接，因而降低了激光功率，降低了热应力。故而更加有利于3D打印。
本发明还提供一种上述的制备方法得到的高比重合金粉末在增材制造金属部件中的应用。
以下结合具体的实施例，对本申请的技术方案进行说明。
实施例1
S101球磨：将钨粉、镍粉和铁粉混合球磨，得到混合粉末。其中，钨粉的粒径为1-3微米，镍粉的粒径为1-3微米，铁粉的粒径为1-3微米。其中，混合粉末中为93％钨+4.9％镍+2.1％铁的粉末。
S102喷雾干燥：将混合粉末采用闭式喷雾干燥，离心式喷嘴，在150℃气体温度下，干燥制粒。
S103压制：采用磨压或者冷等静压方法压制，压力150MPa，压制成直径20毫米的小球或者小方块。
S104烧结:将材料坯体在800℃脱脂后，在1530℃下氢气气氛中烧结4小时，烧结得到烧结棒材。烧结棒材中内含35-40微米钨颗粒。
实施例2
S101球磨：将钨粉、镍粉和铁粉混合球磨，得到混合粉末。其中，钨粉的粒径为1-3微米，镍粉的粒径为1-3微米，铁粉的粒径为1-3微米。其中，混合粉末中为93％钨+4.9％镍+2.1％铁的粉末。
S102喷雾干燥：将混合粉末采用闭式喷雾干燥，离心式喷嘴，在180℃气体温度下，干燥制粒。
S103压制：采用磨压或者冷等静压方法压制，压力170MPa，压制成直径30毫米的小球或者小方块。
S104烧结:将材料坯体在800℃脱脂后，在1450℃下氢气气氛中烧结2小时，烧结得到烧结棒材。烧结棒材中内含20-30微米钨颗粒。
实施例3
S101球磨：将钨粉、镍粉和铁粉混合球磨，得到混合粉末。其中，钨粉的粒径为1-3微米，镍粉的粒径为1-3微米，铁粉的粒径为1-3微米。其中，混合粉末中为93％钨+4.9％镍+2.1％铁的粉末。
S102喷雾干燥：将混合粉末采用闭式喷雾干燥，离心式喷嘴，在200℃气体温度下，干燥制粒。
S103压制：采用磨压或者冷等静压方法压制，压力200MPa，压制成直径50毫米的小球或者小方块。
S104烧结:将材料坯体在800℃脱脂后，在1530℃下氢气气氛中烧结3小时，烧结得到烧结棒材。烧结棒材中内含30-35微米钨颗粒。
实施例4
1).将实施例1的棒材根据非转移弧旋转电极雾化(NTA-PREP)设备的要求进行加工，加工成直径70mm，长度300mm的目标棒材；
2).保证环境温度为25～30℃，环境湿度≤75％RH，将目标棒材作为阳电极置于雾化炉内，充入保护气体氩气，对雾化炉进行抽真空，雾化炉内的真空度为5×10-3Pa；
3).设置工艺参数启动非转移弧旋转电极雾化(NTA-PREP)设备，目标棒材以25000r/min的速度进行旋转，目标棒材进给速度为1.6mm/s，等离子体枪的电流为1500A，等离子体枪形成转移弧加热熔化目标棒材的一端，使雾化室内目标棒材熔化后的合金液滴在离心力的作用下甩出，合金液滴冷却在表面张力的作用下形成合金粉末；
4).制粉完成后，雾化炉内保持120KPa的高压4小时，待粉末冷却后用筛分超声波振筛机筛分，过200目筛网，真空包装。
最后所得粉末球形度为98.36％，氧含量为258ppm，粒度在15～53μm之间。
实施例5
1).将实施例1的目标棒材根据非转移弧旋转电极雾化(NTA-PREP)设备的要求进行加工，加工成直径70mm，长度300mm的目标棒材；
2).保证环境温度为25～30℃，环境湿度≤75％RH，将目标棒材作为阳电极置于雾化炉内，充入保护气体氩气，对雾化炉进行抽真空，雾化炉内的真空度为5×10-3Pa；
3).设置工艺参数启动非转移弧旋转电极雾化(NTA-PREP)设备，目标棒材以30000r/min的速度进行旋转，目标棒材进给速度为1.8mm/s，等离子体枪的电流为2000A，等离子体枪形成转移弧加热熔化目标棒材的一端，使雾化室内目标棒材熔化后的合金液滴在离心力的作用下甩出，合金液滴冷却在表面张力的作用下形成合金粉末；
4).制粉完成后，雾化炉内保持120KPa的高压4小时，待粉末冷却后用筛分超声波振筛机筛分，过200目筛网，真空包装。
最后所得粉末球形度为98.42％，氧含量为231ppm，粒度在15～53μm之间。
实施例6
1).将实施例1的目标棒材根据非转移弧旋转电极雾化(NTA-PREP)设备的要求进行加工，加工成直径70mm，长度300mm的目标棒材；
2).保证环境温度为25～30℃，环境湿度≤75％RH，将目标棒材作为阳电极置于雾化炉内，充入保护气体氩气，对雾化炉进行抽真空，雾化炉内的真空度为5×10-3Pa；
3).设置工艺参数启动非转移弧旋转电极雾化(NTA-PREP)设备，目标棒材以30000r/min的速度进行旋转，目标棒材进给速度为1.8mm/s，等离子体枪的电流为2000A，等离子体枪形成转移弧加热熔化目标棒材的一端，使雾化室内目标棒材熔化后的合金液滴在离心力的作用下甩出，合金液滴冷却在表面张力的作用下形成合金粉末；
4).制粉完成后，雾化炉内保持120KPa的高压4小时，待粉末冷却后用筛分超声波振筛机筛分，过200目筛网，真空包装。
最后所得粉末球形度为98.31％，氧含量为218ppm，粒度在15～53μm之间。
测试例
取实施例1的S105步骤中的高比重合金粉末采用扫描电镜进行测试，结果如图1和图2所示。从图1中可以看出球形钨粉的表面较为光滑，形状较为规则，粒径较为均一，基本在32微米左右。
从图2中可以更为清晰看出球形钨粉的表面较为光滑，为球形，基本在32微米左右。
本发明的上述技术方案中，以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种增材制造用高比重合金粉末的制备方法，其特征在于，包括：
将钨粉、镍粉和铁粉混合球磨，得到混合粉末；其中，所述钨粉的粒径为1-3微米，所述镍粉的粒径为1-3微米，所述铁粉的粒径为1-3微米；
将所述混合粉末制粒、压制成型，得到材料坯体；
将所述材料坯体在800℃脱脂后，在1450-1530℃下氢气气氛中烧结2-4小时，烧结得到棒材；
将所述棒材进行制粉，得到高比重合金粉末，所述高比重合金粉末包括钨颗粒和覆盖在所述钨颗粒上的金属层，所述金属层为镍和铁金属层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述棒材制粉的步骤包括：
将所述棒材加工符合非转移弧旋转电极雾化设备的尺寸要求的目标棒材；所述非转移弧旋转电极雾化设备包括雾化炉和等离子体枪；
将所述目标棒材置于所述雾化炉内，所述雾化炉内为保护气体氛围，真空度为5×10- 3Pa，温度为25～30℃，湿度≤75％RH；
所述目标棒材的一端在所述等离子体枪形成的转移弧作用下加热熔化，形成合金粉末；其中，所述目标棒材以25000～30000r/min的速度进行旋转，进给速度为1.6mm/s，所述等离子体枪的电流为1500A，所述等离子体枪与所述目标棒材的距离为15～25mm；
将所述雾化炉内保持120KPa的高压4小时，所述合金粉末在所述雾化炉内随炉冷却，得到高比重合金粉末。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，还包括：
将冷却后的合金粉末过200目筛网，得到高比重合金粉末。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述混合粉末中，所述钨粉的质量百分数为93-95％，所述镍粉的质量百分数为3.5-5％，所述铁粉的质量百分数为1.5-2.1％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述材料坯体在800℃脱脂后，在1450-1530℃下氢气气氛中烧结2-4小时，烧结得到棒材。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述将钨粉、镍粉和铁粉混合球磨的步骤中，球磨介质为乙醇，并在乙醇中添加1-3％的石蜡；球磨时间为24-36小时，球磨的磨球与物料的球料比4:1，所述物料为所述钨粉、所述镍粉和所述铁粉的总和。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述混合粉末制粒的步骤包括：将所述混合粉末在150-200℃气体温度下，进行喷雾干燥制粒。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，将制粒形成的混合粉体颗粒在压力150-200MPa的条件下，压制成材料坯体，所述材料坯体为直径20-50毫米的球体或宽度20-50毫米的方块。
9.一种权利要求1～8中任一项所述的制备方法得到的高比重合金粉末。
10.一种权利要求1～8中任一项所述的制备方法得到的高比重合金粉末在增材制造金属部件中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310168405.5A CN116275018A (zh) | 2023-02-25 | 2023-02-25 | 增材制造用高比重合金粉末、制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310168405.5A CN116275018A (zh) | 2023-02-25 | 2023-02-25 | 增材制造用高比重合金粉末、制备方法及应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116275018A true CN116275018A (zh) | 2023-06-23 |
Family
ID=86814259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310168405.5A Pending CN116275018A (zh) | 2023-02-25 | 2023-02-25 | 增材制造用高比重合金粉末、制备方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116275018A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117385220A (zh) * | 2023-09-26 | 2024-01-12 | 宁波江丰电子材料股份有限公司 | 一种钨重合金材料及其制备方法 |
-
2023
- 2023-02-25 CN CN202310168405.5A patent/CN116275018A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117385220A (zh) * | 2023-09-26 | 2024-01-12 | 宁波江丰电子材料股份有限公司 | 一种钨重合金材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7448955B2 (ja) | 球状タンタル粉末、それを含有する製品、及びその作製方法 | |
| JP4613362B2 (ja) | 導電ペースト用金属粉および導電ペースト | |
| JP5405814B2 (ja) | 導電性ペースト用銅粉及び導電性ペースト | |
| JP5124734B2 (ja) | 真空遮断器用電極材料及びその製造方法 | |
| JP2009235556A (ja) | 導電性ペースト用銅粉及び導電性ペースト | |
| JP2010013730A (ja) | 導電性ペースト用銅粉及び導電性ペースト | |
| CN116275018A (zh) | 增材制造用高比重合金粉末、制备方法及应用 | |
| JP7250374B2 (ja) | 球状ニオブ合金粉末、それを含有する製品、及びその作製方法 | |
| WO2018123809A1 (ja) | 銅粉およびその製造方法 | |
| JP2004162109A (ja) | スパッタリングターゲット及び同製造用粉末 | |
| JP2019183268A (ja) | 銀粉およびその製造方法 | |
| JP4425888B2 (ja) | コンポジット構造を有するナノ球状粒子、粉末、及び、その製造方法 | |
| TWI499679B (zh) | 導電性膏用銅粉及導電性膏 | |
| CN111778424A (zh) | 一种有效可控的具有多极孔结构的骨架的制备方法 | |
| CN116275103A (zh) | 钨镍铁构件及制备方法 | |
| CN115533091A (zh) | 一种高密度钨合金3d打印制备方法 | |
| JP2008038163A5 (zh) | ||
| JP5322049B2 (ja) | ベリリウム材充填体およびベリリウム材充填体の成形方法 | |
| Yang et al. | Methods and mechanism of powder mixing for selective laser melting | |
| CN111531180B (zh) | 一种3d打印用金属铍粉及其制备方法、应用 | |
| CN115570141B (zh) | 导电浆料用超细银粉的制备方法 | |
| CN114990383B (zh) | 一种提高电极感应熔炼惰性气体雾化粉末细粉收得比例的钛合金及其雾化粉末制备方法 | |
| CN111036931A (zh) | 一种钨钴合金粉末及其制备方法 | |
| TWI641697B (zh) | 製備高純度與緻密化鎢鈦金屬之製備方法 | |
| CN113020605B (zh) | 一种面向激光3d打印专用原位增韧高性能球形钨粉及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |