[发明专利]一种增材制造用复合粉末及其制备方法

说明书

本发明提供了一种增材制造用复合粉末及其制备方法，本发明所述的增材制造用复合粉末，采用稀土粉末与镍基合金粉末进行混合，本发明通过优选稀土和镍基粉末合金的用量，以及镍基粉末合金的组成成分，可有效提升最终涂层的均匀性和致密性。本发明所述的增材制造用复合粉末在制备时，采用水玻璃作为粘结剂，将不同粒度、密度的功能粉末粘结在一起，然后再进行机械搅拌至混合均匀。水玻璃中含有一定量的碱金属氧化物和二氧化硅，为焊材生产中极为广泛的粘结剂，成本低，来源广泛。在喷焊或熔覆过程中，作为粘结剂的水玻璃转变成硼硅酸盐，以渣的形式浮出熔化金属，并保护金属免受空气的氧化。

技术领域

本发明涉及增材制造领域，具体涉及一种喷焊或熔覆用复合功能粉末及其制备方法。

背景技术

增材制造是采用材料逐渐累加的方法制造或增强实体零件的技术，相对于传统的机械加工方法，它是一种自下而上的制造工艺。这一技术不需要传统的刀具、夹具以及多道加工工序，在一台设备上可快速而精密地制造出任意复杂形状的零件，可实现自由制造。

对于增材制造的零部件，为了增强零部件的性能，如耐蚀性、耐磨性、耐高温性能等特殊性能要求，往往需要在复杂的零部件外表面喷焊或是熔覆相应的功能涂层。而当服役环境对零部件表面提出兼具两种或更多种性能要求时，往往需要把喷焊或熔覆粉末进行混合使用。如稀土粉末和合金粉末混合时，适量加入的稀土就可有效提高喷焊层的耐蚀性和耐磨性。

但是这种粉末的混合存在的技术问题在于，由于不同功能的粉末可能存在粒度和密度上的差异，将多种复合粉末混合时往往难以保证粉末的均匀性，而且火焰喷焊或激光熔覆的工艺性也会变差，最终导致功能层的性能难以保障。因此，如何探索一种更加优良的复合粉末，提高喷焊或者熔覆层的均匀性和功能性，这是本领域急需解决的技术问题。

发明内容

本发明解决的是现有技术在喷焊或熔覆增材制造零部件的表面复合粉末功能涂层时，因多种复合粉末混合时往往难以保证粉末的均匀性，从而导致功能涂层的性能较差的技术问题，进而提供一种能够均匀喷焊或熔覆的增材制造用复合粉末及其制备方法。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种增材制造用复合粉末，由如下重量份的原料制备而成：镍基合金粉末，98-99重量份；所述镍基合金粉末的成分组成为：C，0.45-0.52wt％；Si，2.8-3.2wt％；B，2.8-3.2wt％；Cr，11.6-12.4wt％；Fe，含量小于或等于5wt％；余量为Ni及不可避免的杂质；稀土粉末，1-1.5重量份。

所述镍基合金粉末为99重量份；所述镍基合金粉末的成分组成为：C，0.5wt％；Si，3wt％；B，3wt％；Cr，12wt％；Fe，含量小于或等于5wt％；余量为Ni及不可避免的杂质。

所述稀土粉末为1重量份；所述稀土粉末为La₂O₃稀土粉末。

所述镍基合金粉末的粒径范围为48～106μm；所述La₂O₃稀土粉末的粒径范围为5～10μm。

所述的增材制造用复合粉末的制备方法，包括：(1)称取特定重量份的所述镍基合金粉末和稀土粉末并混合；(2)按照粉末的质量和水玻璃稀释液的体积比为(10-12)g：1ml的比例，向步骤(1)制备得到的混合粉末中添加水玻璃稀释液并搅拌均匀；(3)采用真空炉对步骤(2)制备得到的液体进行烘干；(4)将烘干后的粉末放入研钵进行捣碎，过筛后即得到所述增材制造用复合粉末。

所述水玻璃稀释液的制备方法为：将水玻璃与水按照体积比为1：(10-15)的比例进行混合并搅拌均匀，即得到所述水玻璃稀释液。

步骤(3)中采用真空炉对所述液体进行烘干时的烘干温度为120℃，时间为2h。

步骤(4)中将烘干后的粉末放入研钵进行捣碎后，过150目筛。