[发明专利]3D打印及软磁贴片集成元件用超细金属粉末的制备方法

说明书

本发明公开了3D打印及软磁贴片集成元件用超细金属粉末的制备方法，涉及金属粉末制造技术领域，本发明包括以下步骤：(1)配料：将原材料金属纯铁、金属铬、金属镍、金属钴和金属硅按照比例配好；(2)冶炼：将配好的原材料放置在熔炼坩埚中，最终得到溶液配料；(3)高压气体雾化：将溶液配料倾倒入保温坩埚中，熔化的溶液经保温坩埚底部的小孔流入高压真空气雾化炉并经过高压氮气的冲击雾化，制备出粒度10‑100μm的金属粉末；(4)筛分退火：将金属粉末通过旋振筛按照粒度进行分级，然后对分级后的金属粉末进行退火处理，得到粉末材料，本发明具有能提高金属粉末性能、根据需求控制金属粉末参数的优点。

技术领域

本发明涉及金属粉末制造技术领域，更具体的是涉及3D打印及软磁贴片集成元件用超细金属粉末的制备方法。

背景技术

目前，3D打印已在工业造型、机械制造、军事、建筑、影视、家电轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都得到广泛应用，并且随着这一技术本身的发展，其应用领域将不断拓展，3D打印及贴片金属软磁元件，所需的大部分高性能合金粉末原料，长期以来一直被以日本、欧洲为代表的发达国家控制，国内粉末原料供应商的产品无论是性能和质量稳定性都存在较大差距，因此国内的工厂大多数面临两头在外的不利局面，严重阻碍了国内相关行业的良性发展。

国内金属软磁材料制备的元件主要为SMD固态电感器和磁心，经过多年的发展，我国在金属软磁元件的制备技术上有了突破性的进步，部分产品性能指标达到或接近国际先进水平，但在综合技术性能上与国外先进水平相比，还存在明显差距，在直流叠加特性、功率损耗等方面与国外产品相比有较大差距，总体上大约落后5～10年，究其根本原因就是我国在金属软磁粉末制备技术上的落后，由于高性能金属软磁粉末研制难度大，周期长，国内很少有单位愿意投入资金进行相关工作，致使我国在高性能铁硅系超细金属软磁粉末及器件一直需要进口，亟需研制生产该材料且该材料部分产品国外禁运。

国内尚未针对3D打印技术用粉末开展相应的研究，如粉末成分、夹杂、物理性能对3D打印相关技术的影响及适应性，因此针对低氧含量、细粒径粉末的使用要求，尚需开展合金粉末成分设计、细粒径粉末气雾化制粉技术、粉末特性对制品性能的影响等研究工作。国内受制粉技术所限，目前细粒径粉末制备困难，粉末收得率低、氧及其他杂质含量高等，在使用过程中易出现粉末熔化状态不均匀，导致制品中氧化物夹杂含量高、致密性差、强度低、结构不均匀等问题，国内合金粉末存在的主要问题集中在产品质量和批次稳定性等方面，包括：①粉末成分的稳定性(夹杂数量、成分均匀性)；②粉末物理性能的稳定性(粒度分布、粉末形貌、流动性、松装比等)；③成品率问题(窄粒度段粉末成品率低)等。

故如何解决上述技术问题，对于本领域技术人员来说很有现实意义。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供3D打印及软磁贴片集成元件用超细金属粉末的制备方法。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

3D打印及软磁贴片集成元件用超细金属粉末的制备方法，包括以下步骤：

(1)配料：将原材料金属纯铁、金属铬、金属镍、金属钴和金属硅按照比例配好；

(2)冶炼：将配好的原材料放置在熔炼坩埚中，将纯铁棒绕坩埚壁放置一圈，其余纯铁棒放置在坩埚中心，等坩埚中钢液熔化后，加入金属硅，保温10分钟，得到溶液配料；

(3)高压气体雾化：将步骤(2)得到的溶液配料倾倒入1000℃的保温坩埚中，熔化的溶液经保温坩埚底部的小孔流入高压真空气雾化炉并经过高压氮气的冲击雾化，制备出粒度10-100μm的金属粉末，高压真空气雾化炉中的喷嘴采用高压超声紧耦合喷嘴；

(4)筛分退火：将步骤(3)得到的金属粉末通过旋振筛按照粒度进行分级，然后对分级后的金属粉末采用旋转退火炉进行退火处理，退火温度为600-800℃，采用真空或Ar或H2保护进行热处理，得到粉末材料。