WO2016119558A1 - 一种用于直接3d打印金属零件的合金粉及其制备方法 - Google Patents

一种用于直接3d打印金属零件的合金粉及其制备方法 Download PDF

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WO2016119558A1
WO2016119558A1 PCT/CN2015/099705 CN2015099705W WO2016119558A1 WO 2016119558 A1 WO2016119558 A1 WO 2016119558A1 CN 2015099705 W CN2015099705 W CN 2015099705W WO 2016119558 A1 WO2016119558 A1 WO 2016119558A1
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alloy powder
printing
powder
parts
iron oxide
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PCT/CN2015/099705
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English (en)
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Inventor
陈庆
曾军堂
叶任海
Original Assignee
成都新柯力化工科技有限公司
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    • 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
    • B22F1/18—Non-metallic particles coated with metal

Definitions

  • the invention belongs to the field of 3D printing manufacturing materials, and particularly relates to an alloy powder, which can directly produce metal parts with high strength and high density by 3D printing, and further relates to a preparation method of the alloy powder. Background technique
  • 3D printing technology is a rapid additive manufacturing technology that generates three-dimensional solids by adding stacked materials layer by layer, which not only overcomes the loss caused by traditional material reduction, but also makes the product manufacturing more intelligent, more precise and more efficient. .
  • 3D printing technology shows great advantages.
  • 3D printing technology is a high-tech manufacturing technology with industrial revolution significance. It represents a new trend in the world's manufacturing industry.
  • 3D printing applications have been continuously expanded, mainly using resin and paraffin as raw materials for rapid prototyping.
  • the final development of 3D printing is in the high-end industrial field. Resin plastics cannot meet the needs of high-end industrial 3D printing. Therefore, 3D printing materials are gradually developing from resin plastics to metal materials.
  • Metal powder is used for 3D printing, and metal powder is required to be high.
  • the metal powder must satisfy the characteristics of fine powder particle diameter, narrow particle size distribution, high sphericity, good fluidity, and high bulk density. These properties are difficult to meet at the same time, so 3D printing metal powder is difficult to meet the needs of high-precision printing.
  • Metal parts resulting from 3D printed metal powders by selective laser sintering generally have problems such as low strength, low precision, and poor surface quality. Such as the physical and chemical properties of the material, laser parameters and sintering process parameters affect the sintering process, molding accuracy and quality. During the molding process, various metallurgical defects such as cracks, deformation, pores, and uneven structure of the sintered parts may occur due to various material factors and process factors.
  • Chinese Invention Patent Application No. 200510020015. 5 discloses the preparation of a laser sintering rapid prototyping material The method comprises the steps of: mixing a binder phenolic resin with a metal or an alloy powder and pulverizing, and rapidly manufacturing the metal parts by selective laser sintering.
  • This indirect forming method requires a large amount of voids due to sintering, which requires post-dip processing to increase strength.
  • Cida 201310605634. 5 discloses a low-power laser sintering method for producing a metal 3D printing product, which uses a metal powder material and a thermoplastic molding adhesive to prepare a low melting point 3D metal printing raw material mixture.
  • Material due to the formation of a thin layer of thermoplastic binder on the surface of the metal powder particles, through a low power selective laser sintering or electron beam sintering 3D printer, the metal powder material is melted by a surface thermoplastic binder at a low temperature, a cooling bond curing process, layer Stacking molding.
  • the metal part is a green body formed by indirect bonding and requires subsequent processing.
  • the introduced adhesive is an impurity to the metal article, it adversely affects the mechanical properties of the article.
  • Chinese Patent Application No. 201410028642. 2 discloses a metal powder for a 3D printer.
  • the melting point is low and the melting speed is fast, and the printing speed of the metal 3D printer and the precision of the printing member can be improved.
  • the submicron-sized metal powder lowers the melting temperature by lowering the particle diameter, but since it is a submicron metal powder formed by bonding, it is liable to cause deformation of the metal product due to lack of support for direct printing due to lack of support.
  • the compactness of the metal article produced by the indirect bonding method of the 3D printed metal powder is low, and it is necessary to subsequently perform the dipping and filling treatment on the formed porous body, resulting in impaired strength of the metal product.
  • it can be directly made into a terminal metal product to obtain a metallurgical structure of a metal body.
  • the metal powder directly passes through 3D printing. It is difficult to obtain high-precision, high-density, high-strength metal products when manufacturing metal products.
  • the present invention provides an alloy powder for direct 3D printing of metal parts.
  • the alloy powder is an iron-based alloy microsphere formed by nano-aluminum bonded to the surface of iron oxide through a thin tin powder.
  • the particle size of the microsphere is 2-10 micrometers. Meter, the sphericity is greater than 95%.
  • the stepwise reduction of iron oxide by aluminum overcomes the structural deformation caused by direct melt forming of the metal, and the cooling and crystallization are uniform, and the formed alumina improves the strength of the molded part, and the porosity of the product parts. Reduced, with good compactness, can be used for direct printing of high-precision, complex-shaped metal parts.
  • An alloy powder for direct 3D printing of metal parts characterized in that: iron-based alloy microspheres formed by bonding a nano-aluminum through a thin tin powder on the surface of iron oxide, the particle size of the microspheres ⁇ .
  • the iron oxide has an average particle diameter of 500 nm, a purity of 99.9%, a specific surface area of 50-80 m Vg, and a spherical crystal phase.
  • the nano-aluminum has an average particle diameter of 10-20 nm, a purity of 99.9%, and a specific surface area of 90-120 m Vg.
  • An alloy powder for direct 3D printing of metal parts characterized by: stepwise reduction of iron oxide by aluminum, without proppant and adhesive, overcomes structural deformation caused by direct melt forming of metal, The final metal parts are manufactured directly from 3D printing.
  • the metal parts have high precision, high compactness and high strength, eliminating the need for subsequent hole filling.
  • a method for preparing an alloy powder for direct 3D printing of metal parts is characterized as follows:
  • the singularity is set to 0. 03-0. 05MPa
  • the vacuum is set to 0. 03-0. 05MPa
  • the aluminum powder is uniformly dispersed and coated on the surface of the spherical fine iron oxide in a vacuum state at a speed of 400-80 O rpm, and the dispersion time is controlled to be 5-15 m in to obtain an alloy powder coated with spherical fine iron oxide by aluminum powder;
  • the high-speed dispersing device is a high-speed mixer equipped with a disc blade
  • the above preparation method, the step 3) is a powerful argon gas flow cooler, the alloy powder is cooled by a high-speed argon gas flow, and the partially adhered alloy powder is pulverized and passed through a gas flow impingement and a vortex formation.
  • Rotary sieving gives an alloy powder having a uniform particle size.
  • the present invention relates to an alloy powder for direct 3D printing of metal parts, an iron-based alloy microsphere formed by nano-aluminum bonded to the surface of iron oxide by a thin tin powder, the particle size of which is 2-10 Micron, uniform distribution, the alloy powder does not add non-metallic binder, has no effect on the raw materials, and the composition will not be lost when the powder flows or melts rapidly in the subsequent processing.
  • the aluminum powder gradually reduces the iron oxide during laser sintering.
  • the formed alumina improves the strength of the molded part, forms a dense metal part, overcomes the structural deformation caused by direct melting of the metal, and uniform cooling and crystallization, ensuring uniformity and uniform distribution of components, available Direct printing of metal parts with high precision and complex shapes.
  • the present invention relates to an alloy powder for direct 3D printing of metal parts, which has good dispersibility and powder transportability, and is preheated to 400 ° C through a nozzle of a 3D printer at a scanning speed of 20-25 mm/s.
  • the iron oxide is converted into iron, and the converted alumina is used as a support.
  • the molding precision of the product is improved, and it can be used for preparing precision metal parts of complicated components.
  • the printing product has a tensile strength of more than 280 MPa and a density of more than 6. 4 X 10 % g/m 3 , and has good strength and compactness.
  • the present invention provides a method for preparing an alloy powder for direct 3D printing of metal parts, and its outstanding features and excellent effects are compared with the prior art:
  • the invention relates to an alloy powder for direct 3D printing of metal parts, which is coated with aluminum powder and spherical fine iron oxide to form an alloy powder, the alloy powder is not added with a non-metal binder, and the aluminum powder is gradually formed by laser sintering. Reduces iron oxide, prevents rapid solidification of iron, and directly forms the final metal part without subsequent hole filling.
  • the invention relates to an alloy powder for direct 3D printing of metal parts, having a particle size of 2-10 micrometers and a sphericity of more than 95%, having good dispersibility and powder transportability, through a nozzle of a 3D printer
  • Preheating, at a scanning speed of 20-25mm/ s the alumina converted during laser sintering acts as a support, overcoming the molding Deformation cracking during the process prevents internal defects and can be used to prepare precision metal parts of complex components directly through 3D printing.
  • the molding precision of the product is improved, and the alumina is evenly distributed in the molded part to form a high-density, high-strength metal part.
  • spherical fine iron oxide 60 parts by weight of spherical fine iron oxide is placed in a high-speed dispersing device, the temperature of the dispersing device is set to 2 40 ° C, high-speed stirring dispersion at 900 rpm, the dispersion time is controlled at 10 min, and the spherical fine iron oxide is heated After the stabilization, add 0.1 part by weight of tin powder, continue to stir for 20 minutes to completely melt the tin powder coated on the surface of the spherical fine iron oxide;
  • the tempering degree is set to 0. 03MPa, at a speed of 400 rpm under vacuum, the temperature is set to 0. 03MPa, and the vacuum is set to 400 rpm.
  • the aluminum powder was uniformly dispersed and adhered on the surface of the spherical fine iron oxide, and the dispersion time was controlled at 15 min to obtain an alloy powder of spherical fine iron oxide coated with aluminum powder;
  • step 3 The alloy powder obtained in the step 2) is fed into an alloy powder which is directly used for 3D printing of metal parts by cooling and sieving in an argon-protected cooler.
  • the alloy powder obtained in the step 2) is sent to an argon-protected cooler for cooling, and sieved to obtain an alloy powder directly used for 3D printing of metal parts.
  • the alloy powder obtained in the step 2) is sent to an argon-protected cooler for cooling, and sieved to obtain an alloy powder directly used for 3D printing of metal parts.
  • the alloy powder obtained in the step 2) is sent to an argon-protected cooler for cooling, and sieved to obtain an alloy powder directly used for 3D printing of metal parts.

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Abstract

一种用于直接3D打印金属零件的合金粉是由纳米铝通过一层薄锡粉粘接在铁的氧化物表面形成的铁基合金微球，其中微球的粒径在2-10微米，球度大于95%，合金中氧化铁的重量份为60-70份，纳米铝的重量份为30-40份，锡粉的重量份为0.1-0.5份。一种合金粉的制备方法用于制备上述用于直接3D打印金属零件的合金粉。该合金粉用于直接3D打印金属零件时，通过铝对铁氧化物的逐步还原，克服了金属直接熔化成型造成的结构变形，而且冷却结晶均匀，形成的氧化铝提高了成型件的强度，制品件孔隙率降低，具有良好的密实度，可用于高精度、复杂形状金属零件的直接3D打印。

Description

说明书 发明名称： 一种用于直接 3D打印金属零件的合金粉及其制备方法 技术领域
[0001] 本发明属于 3D打印制造材料领域， 具体涉及一种合金粉， 该合金粉可直接利用 3D打印制造出高强度高密实度的金属零件， 进一步涉及该合金粉的制备方法。 背景技术
[0002] 3D打印技术是一种通过逐层增加堆积材料来生成三维实体的快速增材制造技术 ， 不但克服了传统减材制造造成的损耗， 而且使产品制造更智能化， 更精准， 更高效。 尤其是涉及到复杂形状的高端制造， 3D打印技术显示出巨大的优越性 。 3D打印技术是一项具有工业革命意义的高新制造技术， 代表了世界制造业发 展的新趋势， 近年来 3D打印应用不断拓展， 主要有树脂、 石蜡为原料进行快速 成型。 而 3D打印的最终发展是在高端工业领域应用， 树脂塑料还无法满足高端 工业 3D打印的需要， 因此 3D打印材料逐步从树脂塑料向金属材料发展。
[0003] 金属粉末用于 3D 打印， 对金属粉末要求较高， 通常金属粉末必须满足粉末粒 径细小、 粒度分布较窄、 球形度高、 流动性好、 松装密度高的特性。 而这些性 能难以同时满足， 因此 3D打印金属粉末难以满足高精打印的需求。 导致通过选 择性激光烧结进行 3D打印金属粉末制造的金属零件普遍存在强度不高、 精度较 低及表面质量较差等问题。 如材料的物理与化学性质、 激光参数和烧结工艺参 数等影响着烧结过程、 成型精度和质量。 零件在成型过程中， 由于各种材料因 素、 工艺因素等的影响， 会使烧结件产生各种冶金缺陷如裂纹、 变形、 气孔、 组织不均匀等。
[0004] 金属材料的 3D打印制造技术之所以难度大， 是因为金属的熔点比较高， 涉及到 了金属的固液相变、 表面扩散以及热传导等多种物理过程。 熔化和冷却过程生 成的晶体组织是否良好、 整个试件是否均匀、 内部杂质和孔隙的大小都会引起 金属零件的应力变化。 因此， 目前采用 3D打印进行金属粉末制造金属制品大都 采用间接制备方法将金属粉预粘接后再进行烧结。 如：
[0005] 中国发明专利申请号 200510020015. 5公开了一种激光烧结快速成形材料的制备 方法， 该方法将粘结剂酚醛树脂与金属或合金粉末与粉碎混合， 通过粘结剂实 现金属零件的选择性激光烧结快速制造。 这种间接成型方法由于烧结会形成大 量空洞， 需要后期浸料处理， 来提升强度。
[0006] 中国发明专利申请号 201310605634. 5 公开了一种低功率激光烧结法金属 3D打 印产品生产方法， 采用金属粉末材料加热塑性成型粘接剂的方法， 制备出低融 点的 3D金属打印原材料混合料， 由于金属粉末颗粒表面形成薄层热塑性粘结剂 ， 通过低功率选择性激光烧结或电子束烧结法 3D打印机， 金属粉末材料经过表 层热塑性粘结剂低温融化一冷却粘结固化过程， 层层堆积成型。 该金属零部件 为间接粘接形成的生坯， 需要后续处理。 而且由于引入的粘接剂对金属制品而 言是一种杂质， 会对制品的力学性能产生不利的影响。
[0007] 中国发明专利申请号 201410028642. 2公开了一种 3D打印机用的金属粉末。 通过 将金属粉末的粒径降至亚微米级， 使熔点低和熔融速度快， 可以提高金属 3D打 印机的打印速度以及打印构件的精度。 该亚微米级金属粉通过降低粒径来降低 熔融温度， 但由于是通过粘接形成的亚微米金属粉， 因此， 用于直接打印时由 于缺少支撑， 熔化和冷却过程容易造成金属制品变形。
[0008] 根据上述， 3D打印金属粉末通过间接粘接的方法制造金属制品的致密性较低， 需要后续对形成的多孔进行浸料、 填充处理， 导致金属制品强度受损。 通过 3D 打印激光熔化技术直接成型时， 可以直接制成终端金属产品， 得到冶金结构的 金属实体， 但由于受金属粉末熔化温度、 粒径分布、 冷却结晶的影响， 因此， 金属粉末直接通过 3D打印制造金属制品时难以得到高精密度、 高密实度、 高强 度的金属制品。
发明概述
技术问题
[0009] 目前金属粉末难以直接通过 3D打印制造高精密度、 高密实、 高强度金属零件。
问题的解决方案
技术解决方案
[0010] 本发明提出一种用于直接 3D打印金属零件的合金粉。 该合金粉是由纳米铝通过 一层薄锡粉粘接在铁的氧化物表面形成的铁基合金微球， 微球的粒径在 2-10微 米， 球度大于 95%。 可直接用于 3D打印金属零件。 用于直接 3D打印金属零件时， 通过铝对铁氧化物的逐步还原，克服了金属直接熔化成型造成的结构变形，而且 冷却结晶均匀， 形成的氧化铝提高了成型件的强度， 制品件孔隙率降低， 具有 良好的密实度， 可用于高精度、 复杂形状的金属零件的直接打印。
[0011] 一种用于直接 3D打印金属零件的合金粉， 是通过如下技术方案实现的：
[0012] 一种用于直接 3D打印金属零件的合金粉， 其特征是： 由纳米铝通过一层薄锡粉 粘接在铁的氧化物表面形成的铁基合金微球， 微球的粒径在 2-10微米， 球度大 于 95%， 合金中氧化铁的重量份为 60-70份， 纳米铝的重量份为 30-40份， 锡粉的 重量份为 0. 1-0. 5份。
[0013] 所述的氧化铁平均粒径 500nm， 纯度 99. 9%， 比表面积 50-80 m Vg ， 呈球形晶 相。
[0014] 所述的纳米铝平均粒径 10_20nm， 纯度 99. 9%， 比表面积 90-120 m Vg 。
[0015] 所述的锡粉平均粒径 ΙΟ μ πι, 纯度 99. 5%以上 。
[0016] 一种用于直接 3D打印金属零件的合金粉， 其特征是： 通过铝对铁氧化物的逐步 还原，无需支撑剂和粘接剂， 克服了金属直接熔化成型造成的结构变形，可直接 通过 3D打印制造最终的金属零件， 金属零件精密度高、 密实度高、 强度高， 无 需后续填孔处理。
[0017] 本发明一种用于直接 3D打印金属零件的合金粉的制备方法， 其特征是按照如下 方式进行：
[0018] 1 ) 将 60-70重量份的球形微细氧化铁置于高速分散设备中， 设置分散设备温度 为 200-240°C， 进行 900-1500rpm的高速搅拌分散， 分散时间控制在 5_15min， 待 球形微细氧化铁受热稳定后， 加入 0. 1-0. 5重量份的锡粉， 继续搅拌 20-30分钟 使锡粉完全熔化涂敷在球形微细氧化铁表面；
[0019] 2 ) 将 30-40重量份的纳米铝加入步骤 1 ) 得到的涂敷球形微细氧化铁， 设置分 散设备温度为 180-220°C， 真空度设置为 0. 03-0. 05MPa， 在真空状态下以 400-80 Orpm的转速将铝粉均匀分散粘涂在球形微细氧化铁表面， 分散时间控制在 5-15m in, 得到由铝粉包覆球形微细氧化铁的合金粉；
[0020] 3 ) 将步骤 2)得到的合金粉送入由氩气保护的冷却器中进行冷却、 筛分得到直 接用于 3D打印金属零件的合金粉。
[0021] 上述制备方法， 步骤 1 ) 所述的高速分散设备为配置圆盘式桨叶的高速混合机
[0022] 上述制备方法， 步骤 3 ) 所述的冷却器为强力氩气气流冷却器， 由高速氩气气 流使合金粉冷却， 并通过气流撞击和形成涡旋将部分粘连的合金粉粉碎、 通过 旋转筛分得到粒径均一的合金粉。
[0023] 本发明一种用于直接 3D打印金属零件的合金粉， 由纳米铝通过一层薄锡粉粘接 在铁的氧化物表面形成的铁基合金微球， 粉末粒径为 2-10微米的、 分布均匀， 该合金粉不加非金属粘结剂， 对原料没有影响， 且在以后的加工过程中粉末流 动或快速熔化时， 成分不会损失， 激光烧结时铝粉逐步还原氧化铁， 防止铁快 速凝固， 形成的氧化铝提高了成型件的强度， 形成密实的金属零件， 克服了金 属直接熔化成型造成的结构变形，而且冷却结晶均匀，保证了成分的均匀性和均 匀分布， 可用于高精度、 复杂形状的金属零件的直接打印。
[0024] 本发明一种用于直接 3D打印金属零件的合金粉， 具有良好的分散性和粉末输送 性， 通过 3D打印机的喷嘴进行预热至 400°C， 以 20-25mm/s的扫描速度， 在 800_1 00CTC激光烧结时氧化铁转化为铁， 转化的氧化铝作为支撑， 产品成型精度提高 ， 可以用于制备复杂构件的精密金属零件。 打印产品抗拉强度大于 280MPa， 密 度大于 6. 4 X 10 %g/m 3， 具有良好的强度和密实度。
发明的有益效果
有益效果
[0025] 本发明一种用于直接 3D打印金属零件的合金粉的制备方法， 与现有技术相比， 其突出的特点和优异的效果在于：
[0026] 1、 本发明一种用于直接 3D打印金属零件的合金粉， 由铝粉包覆球形微细氧化 铁形成合金粉， 该合金粉不加非金属粘结剂， 激光烧结时铝粉逐步还原氧化铁 ， 防止铁快速凝固， 直接成型为最终金属零件， 无需后续填孔处理。
[0027] 2、 本发明一种用于直接 3D打印金属零件的合金粉， 粉末粒径为 2-10微米， 球 度大于 95%， 具有良好的分散性和粉末输送性， 通过 3D打印机的喷嘴进行预热， 在 20-25mm/S的扫描速度时， 激光烧结时转化的氧化铝作为支撑， 克服了成型过 程中变形开裂， 预防了内部缺陷， 可直接通过 3D打印制备复杂构件的精密金属 零件。 产品成型精度提高， 氧化铝均匀分布在成型件中形成高密实度、 高强度 的金属零件。
[0028] 3、 本发明一种用于直接 3D打印金属零件的合金粉的制备方法， 利用锡粉作为 连接材料， 在 200-24CTC温度下通过常规分散设备使铝粉均匀包覆在氧化铁粉的 表面， 简化了和合金粉的制备流程， 提高了材料的均匀性， 使得 3D打印烧结时 金属熔化、 还原反应、 冷却结晶更为稳定。
实施该发明的最佳实施例
本发明的最佳实施方式
[0029] 实施例 1
[0030] 1 ) 将 60重量份的球形微细氧化铁置于高速分散设备中， 设置分散设备温度为 2 40°C， 进行 900rpm的高速搅拌分散， 分散时间控制在 10min， 待球形微细氧化铁 受热稳定后， 加入 0. 1重量份的锡粉， 继续搅拌 20分钟使锡粉完全熔化涂敷在球 形微细氧化铁表面；
[0031] 2 ) 将 40重量份的纳米铝加入步骤 1 ) 得到的涂敷球形微细氧化铁， 设置分散设 备温度为 220°C， 真空度设置为 0. 03MPa， 在真空状态下以 400rpm的转速将铝粉 均匀分散粘涂在球形微细氧化铁表面， 分散时间控制在 15min， 得到由铝粉包覆 球形微细氧化铁的合金粉；
[0032] 3 ) 将步骤 2)得到的合金粉送入由在氩气保护的冷却器中进行冷却、 筛分得到 直接用于 3D打印金属零件的合金粉。
[0033] 将实施例 1得到的合金粉通过检测： 性能数据如下表：
[] [表 1]
Figure imgf000006_0001
[0034] 通过 3D打印机的喷嘴进行预热至 400°C， 以 20mm/S的扫描速度， 在 850°C激光烧 结时氧化铁转化为铁， 转化的氧化铝作为支撑， 得到一种轴套复杂零件。 通过 测试， 抗拉强度 320MPa， 密度 7. 1 X 10 %g/m 3 ， 硬度为 166HBW。
发明实施例
本发明的实施方式
[0035] 实施例 2
[0036] 1 ) 将 65重量份的球形微细氧化铁置于高速分散设备中， 设置分散设备温度为 2 00°C， 进行 1500rpm的高速搅拌分散， 分散时间控制在 15min， 待球形微细氧化 铁受热稳定后， 加入 0. 3重量份的锡粉， 继续搅拌 25分钟使锡粉完全熔化涂敷在 球形微细氧化铁表面；
[0037] 2 ) 将 30重量份的纳米铝加入步骤 1 ) 得到的涂敷球形微细氧化铁， 设置分散设 备温度为 220°C， 真空度设置为 0. 04MPa， 在真空状态下以 800rpm的转速将铝粉 均匀分散粘涂在球形微细氧化铁表面， 分散时间控制在 15min， 得到由铝粉包覆 球形微细氧化铁的合金粉；
[0038] 3 ) 将步骤 2)得到的合金粉送入由氩气保护的冷却器中进行冷却、 筛分得到直 接用于 3D打印金属零件的合金粉。
[0039] 将实施例 2得到的合金粉通过检测： 性能数据如下表：
[] [表 2]
Figure imgf000007_0001
[0040] 通过 3D打印机的喷嘴进行预热至 400°C， 以 22mm/S的扫描速度， 在 900°C激光烧 结时氧化铁转化为铁， 转化的氧化铝作为支撑， 得到一种联轴器。 通过测试， 抗拉强度 360MPa， 密度 7. 3 X 10 %g/m 3 ， 硬度为 170HBW。
[0041] 实施例 3
[0042] 1 ) 将 70重量份的球形微细氧化铁置于高速分散设备中， 设置分散设备温度为 2 30°C， 进行 lOOOrpm的高速搅拌分散， 分散时间控制在 8min， 待球形微细氧化铁 受热稳定后， 加入 0. 5重量份的锡粉， 继续搅拌 30分钟使锡粉完全熔化涂敷在球 形微细氧化铁表面；
[0043] 2 ) 将 35重量份的纳米铝加入步骤 1 ) 得到的涂敷球形微细氧化铁， 设置分散设 备温度为 180°C， 真空度设置为 0. 05MPa， 在真空状态下以 500rpm的转速将铝粉 均匀分散粘涂在球形微细氧化铁表面， 分散时间控制在 12min， 得到由铝粉包覆 球形微细氧化铁的合金粉；
[0044] 3 ) 将步骤 2)得到的合金粉送入由氩气保护的冷却器中进行冷却、 筛分得到直 接用于 3D打印金属零件的合金粉。
[0045] 将实施例 3得到的合金粉通过检测： 性能数据如下表：
[] [表 3]
Figure imgf000008_0001
[0046] 通过 3D打印机的喷嘴进行预热至 400°C， 以 20mm/s的扫描速度， 在 100CTC激光 烧结时氧化铁转化为铁， 转化的氧化铝作为支撑， 得到一种复杂形状的异构压 盖板。 通过测试， 抗拉强度 310MPa， 密度 6. 9 X 10 %g/m 3 ， 硬度为 158HBW。
[0047] 实施例 4
[0048] 1 ) 将 65重量份的球形微细氧化铁置于高速分散设备中， 设置分散设备温度为 2 20°C， 进行 1200rpm的高速搅拌分散， 分散时间控制在 10min， 待球形微细氧化 铁受热稳定后， 加入 0. 4重量份的锡粉， 继续搅拌 25分钟使锡粉完全熔化涂敷在 球形微细氧化铁表面；
[0049] 2 ) 将 40重量份的纳米铝加入步骤 1 ) 得到的涂敷球形微细氧化铁， 设置分散设 备温度为 220°C， 真空度设置为 0. 03MPa， 在真空状态下以 450rpm的转速将铝粉 均匀分散粘涂在球形微细氧化铁表面， 分散时间控制在 5min， 得到由铝粉包覆 球形微细氧化铁的合金粉；
[0050] 3 ) 将步骤 2)得到的合金粉送入由氩气保护的冷却器中进行冷却、 筛分得到直 接用于 3D打印金属零件的合金粉。
[0051] 将实施例 4得到的合金粉通过检测： 性能数据如下表:
[] [表 4]
Figure imgf000009_0001
[0052] 通过 3D打印机的喷嘴进行预热至 400°C， 以 25mm/S的扫描速度， 在 920°C激光烧 结时氧化铁转化为铁， 转化的氧化铝作为支撑， 得到一种异形套管。 通过测试 ， 抗拉强度 280MPa， 密度 6. 5 X 10 %g/m 3 ， 硬度为 173HBW。
[0053] 实施例 5
[0054] 1 ) 将 60重量份的球形微细氧化铁置于高速分散设备中， 设置分散设备温度为 2 40 °C , 进行 1500rpm的高速搅拌分散， 分散时间控制在 15min， 待球形微细氧化 铁受热稳定后， 加入 0. 5重量份的锡粉， 继续搅拌 30分钟使锡粉完全熔化涂敷在 球形微细氧化铁表面；
[0055] 2 ) 将 30重量份的纳米铝加入步骤 1 ) 得到的涂敷球形微细氧化铁， 设置分散设 备温度为 220°C， 真空度设置为 0. 05MPa， 在真空状态下以 400rpm的转速将铝粉 均匀分散粘涂在球形微细氧化铁表面， 分散时间控制在 5-15min， 得到由铝粉包 覆球形微细氧化铁的合金粉；
[0056] 3 ) 将步骤 2)得到的合金粉送入由氩气保护的冷却器中进行冷却、 筛分得到直 接用于 3D打印金属零件的合金粉。
[0057] 将实施例 5得到的合金粉通过检测： 性能数据如下表：
[] [表 5]
Figure imgf000010_0001
[0058] 通过 3D打印机的喷嘴进行预热至 400°C， 以 20mm/s的扫描速度， 在 100CTC激光 烧结时氧化铁转化为铁， 转化的氧化铝作为支撑， 得到一种模具。 通过测试， 抗拉强度 296MPa， 密度 6. 4 X 10 %g/m 3 ， 硬度为 157HBW。
工业实用性
[0059] 发明一种用于直接 3D打印金属零件的合金粉， 具有良好的分散性和粉末输送性 ， 通过 3D打印机的喷嘴进行预热至 400°C， 以 20-25mm/s的扫描速度， 在 800-100 0°C激光烧结时氧化铁转化为铁， 转化的氧化铝作为支撑， 产品成型精度提高， 可以用于制备复杂构件的精密金属零件。 打印产品抗拉强度大于 280MPa， 密度 大于 6. 4 X 10 %g/m 3， 具有良好的强度和密实度。

Claims

权利要求书
一种用于直接 3D打印金属零件的合金粉， 其特征是： 由纳米铝通过一 层薄锡粉粘接在铁的氧化物表面形成的铁基合金微球， 微球的粒径在 2-10微米， 球度大于 95%， 合金中氧化铁的重量份为 60-70份， 纳米铝 的重量份为 30-40份， 锡粉的重量份为 0. 1-0. 5份。
根据权利要求 1所述一种用于直接 3D打印金属零件的合金粉， 其特征 是： 所述的氧化铁平均粒径为 500nm， 纯度 99. 9%， 比表面积 50_80m 2 /g， 呈球形晶相。
根据权利要求 1所述一种用于直接 3D打印金属零件的合金粉， 其特征 是： 所述的纳米铝平均粒径为 10_20nm， 纯度 99. 9%， 比表面积 90-120 m 2/g。
根据权利要求 1所述一种用于直接 3D打印金属零件的合金粉， 其特征 是： 所述的锡粉平均粒径 ΙΟ μ πι, 纯度 99. 5%以上。
根据权利要求 1所述一种用于直接 3D打印金属零件的合金粉，其特征是
： 所述的合金粉可直接通过 3D打印制造金属零件， 金属零件无需填孔 处理。
权利要求 1所述一种用于直接 3D打印金属零件的合金粉的制备方法， 其特征是按照如下方式进行：
1 ) 将 60-70重量份的球形微细氧化铁置于高速分散设备中， 设置分散 设备温度为 200-240°C， 进行 900-1500rpm的高速搅拌分散， 分散时间 控制在 5_15min， 待球形微细氧化铁受热稳定后， 加入 0. 1_0. 5重量份 的锡粉， 继续搅拌 20-30分钟使锡粉完全熔化涂敷在球形微细氧化铁 表面；
2 ) 将 30-40重量份的纳米铝加入步骤 1 ) 得到的涂敷球形微细氧化铁 ， 设置分散设备温度为 180-220°C， 真空度设置为 0. 03-0. 05MPa， 在 真空状态下以 400-800rpm的转速将铝粉均匀分散粘涂在球形微细氧化 铁表面， 分散时间控制在 5-15min， 得到由铝粉包覆球形微细氧化铁 的合金粉；
3 ) 将步骤 2)得到的合金粉送入由由氩气保护的冷却器中进行冷却、 筛分得到直接用于 3D打印金属零件的合金粉。
[权利要求 7] 根据权利要求 6所述一种用于直接 3D打印金属零件的合金粉的制备方 法， 其特征是： 步骤 3 ) 所述的冷却器为强力氩气气流冷却器， 由高 速氩气气流使合金粉冷却， 并通过气流撞击和形成涡旋将部分粘连的 合金粉粉碎、 通过旋转筛分得到粒径均一的合金粉。
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