[发明专利]一种3D打印用高松装密度羰基铁粉及其制备方法

说明书

本发明公开了一种3D打印用高松装密度羰基铁粉及其制备方法，特征在于该羰基铁粉由粗、中、细三种不同粒度的球形羰基铁粉混合均匀后制成；其中粗粉粒度范围为75~150微米，中粉粒度范围为10~25微米，细粉粒度小于5微米；粗粉、中粉和细粉所占比例分别为55~65%、10~30%和5~35%。采用热裂解五羰基铁工艺制备羰基铁粉；将分级后的羰基铁细粉与有机粘结剂、有机溶剂搅拌混合均匀制成浆料；金属浆料经喷雾造粒、分级后得到粗粉与中粉；将粗粉、中粉和细粉按上述比例混合均匀后得到高松装密度羰基铁粉。与现有技术相比，本发明制备的羰基铁粉具有球形度高、流动性好、松装密度大、生产工艺简单、适合规模化生产等特点，满足了3D打印对于高性能金属粉末的要求。

技术领域

本发明属于3D打印用金属粉末原料领域，具体涉及的是一种3D打印用高松装密度羰基铁粉及其制备方法。

背景技术

金属3D打印是增长最快、最具前途的技术之一，成功应用于飞机发动机部件、医疗植入、汽车部件、航空卫星组件等领域。应用于3D打印的金属材料主要为粉体和丝材，其中粉体原料可采用的3D打印工艺更为丰富，因而对3D用金属粉末的需求极为迫切。金属3D打印对粉末材料各项指标的要求有别于传统粉末冶金，因此，传统粉末冶金用的金属粉末材料不能完全适应3D打印工艺的要求。

现有3D打印用金属粉末的制备方法有机械法和物理化学法两大类。机械法包括：涡旋研磨、机械研磨、冷气体粉碎、二流体雾化、旋转圆盘雾化、旋转电极雾化和等离子体雾化等。物理化学法包括：还原、沉积、电解和电化学腐蚀等。中国专利CN201610120328.6公开了用于3D打印技术的316L不锈钢粉末及其制备方法，采用真空熔炼雾化技术制备适用于不同金属3D打印技术的316L不锈钢粉末。中国专利CN201410028642.2公开了一种3D打印机用的金属粉末，由亚微米级的金属颗粒通过造粒工艺团聚成10-50微米的金属粉末。

从现有技术调研可知，雾化法技术制备的金属粉末原始粒径较大、堆积密度低、融化速度慢，不能满足快速3D打印的要求；以亚微米级的金属颗粒为原料，采用单纯雾化造粒工艺制备粒度为10~50微米的金属粉体，粉体堆积密度低，不能满足3D打印对金属粉末高松装密度的要求。羰基铁粉是金属3D打印行业中的重要原料，熔融速度快、流动性好、松装密度大的3D打印用羰基铁粉制备技术的突破迫在眉睫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种原始粒度小、熔融速度快、球形度高、流动性好、松装密度大的3D打印用高松装密度羰基铁粉及其制备方法。

本发明解决技术问题采用的技术方案是：一种3D打印用高松装密度羰基铁粉，该羰基铁粉由粗、中、细三种不同粒度的球形羰基铁粉混合均匀后制成；其中粗粉粒度范围为75~150微米，中粉粒度范围为10~25微米，细粉粒度小于5微米；粗粉、中粉和细粉所占比例分别为55~65%、10~30%和5~35%。

本发明所述的3D打印用高松装密度羰基铁粉，其中的粗粉为球形造粒粉，以粒度小于5微米的羰基铁细粉为原料经喷雾造粒制成；粗粉最大颗粒不超过200微米，粒度大于150微米的颗粒不超过1%，粒度小于75微米的颗粒不超过2%。

本发明所述的3D打印用高松装密度羰基铁粉，其中的中粉为球形造粒粉，以粒度小于5微米的羰基铁细粉为原料经喷雾造粒制成；中粉最大颗粒不超过40微米，粒度大于25微米的颗粒不超过1%，粒度小于10微米的颗粒不超过2%。

本发明所述的3D打印用高松装密度羰基铁粉，其中的细粉为球形，粒度小于5微米，其中粒度大于5微米的颗粒不超过1%，粒度小于0.5微米的颗粒不超过2%。

本发明还提供了一种3D打印用高松装密度羰基铁粉的制备方法，具体制备步骤包括：

（1）采用五羰基铁热裂解工艺制备羰基铁粉，所制得的羰基铁粉氧含量小于0.6%；