[发明专利]用于减少空心粉的3D打印用金属粉末材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，涉及一种3D打印金属粉末的制备方法，尤其涉及一种用于减少空心粉的3D打印用金属粉末材料的制备方法。

背景技术

新兴的3D打印技术越来越受人们的关注，其应用领域非常广泛，包括：航空航天、模具、医疗、时装、文化、创意设计、建筑等多个不同行业。随着科技日新月异的发展，制造业的标准也越来越高，对零部件精度的要求更精益求精，在航空航天领域，对零部件的精度要求尤为明显。精度要求高就需要操作者必须要有丰富的经验和较高的操作水准，尤其某些零部件含有一些内流管道，传统方法中除了铸造，没有别的更好的方法来实现。而3D打印的精度远远超过传统制造工艺，能够打印具有复杂结构的零部件，这都是传统制造工艺所达不到的，并且3D打印保证高精度的同时可以量产化，这是传统工艺所做不到的。

在航空航天产品制造中，3D打印应用得最多的就是金属3D打印。采用金属3D打印技术时，对应不同零部件，需选择不同的3D打印用金属粉末，3D打印用金属粉末的性能直接影响着打印成品的表面质量、力学性能等等。使用性能不合格的金属粉末进行3D打印会导致诸多缺陷。例如金属粉末空心，形成空心粉。如图1所示，可以看出粉末球体内部为中空，非实体，现有的很多金属粉末空心粉的比例会超过30％，有的甚至超过50％。空心粉的存在使得金属3D打印中会导致零件产生诸多缺陷，如零件致密度不高、烧结区域结合强度低、零件翘曲变形等等。产生空心粉的原因是金属粉末制备工艺的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术3D打印制粉工艺的缺陷，提供一种大大减少空心粉、提高3D打印质量和力学性能的3D打印用金属粉末材料的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于减少空心粉的3D打印用金属粉末材料的制备方法，包括以下步骤：

A、将原料不锈钢或铝合金在微正压氮气保护下熔炼，熔炼成不锈钢或铝合金液体；

B、采用氮气作为雾化气体，以铝合金为原料时控制雾化压强为1.5-2Mpa，不锈钢为原料时控制雾化压强为3-4Mpa，对熔融后的不锈钢或铝合金液体进行气雾化，液体破碎冷却成不锈钢或铝合金的球形或类球形颗粒；

C、收集步骤B得到球形或类球形颗粒并进行处理得到3D打印用金属粉末。

所述的用于减少空心粉的3D打印用金属粉末材料的制备方法中，优选所述步骤A中，将不锈钢或铝合金置于密闭的熔炼炉体中，抽真空后充氮气呈微正压状态，加热熔炼炉体至预设温度，使得熔炼炉体中的不锈钢或铝合金熔融成为不锈钢或铝合金液体。

所述的用于减少空心粉的3D打印用金属粉末材料的制备方法中，优选所述原料为不锈钢，所述预设温度为1650℃；或者所述原料为铝合金，所述预设温度为800℃。

现有技术中铝合金的气雾化过程中压强控制在2.5-4MPa，而本发明将铝合金压强控制在1.5-2Mpa，现有技术中不锈钢的气雾化过程中压强控制在4-5MPa，而本发明将不锈钢压强控制在3-4Mpa，即都比传统工艺均下降0.5MPa以上，通过降低雾化气压，来降低氮气出气温度，从而提升喷嘴下方紊流区的温度，以致熔融金属液被雾化气体破碎成液滴后冷却成形的时间得到延长，减少其发生缩孔的现象，降低形成空心粉的几率。本发明将空心粉的比例从30％以上降低到10％以下。本发明的气雾化制粉具有环境污染小、粉末球形度高、氧含量低以及冷却速率大等优点，主要用于生产高性能金属及合金粉末。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是现有气雾化得到金属粉末的金相显微镜图；

图2是本发明气雾化得到金属粉末的金相显微镜图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

一种用于减少空心粉的3D打印用金属粉末材料的制备方法，包括以下步骤：

A、将原料不锈钢或铝合金在微正压氮气保护下熔炼，熔炼成不锈钢或铝合金液体；

B、采用氮气作为雾化气体，以铝合金为原料时控制雾化压强为1.5-2Mpa，不锈钢为原料时控制雾化压强为3-4Mpa，对熔融后的不锈钢或铝合金液体进行气雾化，液体破碎冷却成不锈钢或铝合金的球形或类球形颗粒；

C、收集步骤B得到球形或类球形颗粒并进行处理得到3D打印用金属粉末。