[发明专利]一种高比重钨合金粉末及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高比重钨合金粉末及其制备方法，属于3D打印材料领域。本发明在保护气保护下将金属粉末、成形剂和溶剂混合球磨，得到粉末颗粒尺寸为1.8～2.5μm、流速为3.0～3.5L/H并且固含量为75～85％的料浆，再将料浆进行离心喷雾干燥造粒，筛分，得到高比重钨合金粉末。本发明通过控制所得料浆满足上述三个指标，使所得高比重钨合金粉末的粒径为18～48μm，粒径18～40μm的球形粉末重量占比95％以上，霍尔流速≤8s/50g，球形度98％以上，松装密度为理论密度的30％～40％，实心率≥98％，适用于3D打印；进一步通过在保护气保护下进行球磨、离心喷雾干燥造粒以及筛分，控制所得高比重钨合金粉末的氧含量不高于60ppm。本发明工艺简单，投资和生产成本低，适于工业化生产。

技术领域

本发明属于3D打印材料领域，具体涉及一种高比重钨合金粉末及其制备方法。

背景技术

高比重钨合金是以钨为基体材料(其中含钨量为85wt％～99wt％)加入少量 Ni、Cu、Fe、Co、Mo、Cr等金属黏结剂组成的一种合金材料，也称之为高密度钨合金或重合金。这种材料在密度、强度、硬度、延展性、导电/热性等物理性能中都有显著的特点，因而在国防工业、航空航天工业，医疗行业、电气行业等行业中得到广泛的应用。

高比重钨合金通常采用模压、注射和等静压等粉末冶金成形技术进行加工，但这些技术存在工装模具昂贵、工艺过程复杂、难以形成三维结构复杂的零件等问题，限制了其应用的扩大。而随着3D打印技术的飞速发展，能够有效缩短生产周期，制造出传统方法难以生产出的复杂形状零件。3D打印常用的材料有塑料、陶瓷、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料、铜合金、硬质合金等，但针对高比重钨合金材料3D打印方面的研究极少。

3D打印用的原材料大多采用球形粉末，一般要求粉末粒度分布窄，并具有高球形度和良好的流动性。目前，制备金属3D打印粉末的主要方法有：二流雾化法、离心雾化法、等离子球化法、等离子旋转电极雾化法、化学法、球磨混合法、雾造粒+球化法、喷雾干燥+热处理法等，但这些方法不完全适用于高比重钨合金3D打印粉体的制备。如专利申请CN108274011A公开采用喷雾干燥+ 热处理法的方法制得适用于3D打印的具有双峰分布的钨合金粉末，该方法不仅制备工艺复杂，投资和生产成本高，而且不适用于制备高比重钨合金。

因此，有必要开发一种工艺简单、适用于3D打印的高比重钨合金的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种高比重钨合金粉末及其制备方法，不仅所得高比重钨合金粉末粒径范围窄，流动性好，球形度高，实心率高，适用于3D打印，而且工艺简单，投资和生产成本低。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种高比重钨合金粉末的制备方法，包括以下步骤：

(1)将金属粉末、成形剂和溶剂混合球磨，得到料浆，所述料浆中粉末颗粒的尺寸为1.8～2.5μm，流速为3.0～3.5L/H，固含量为75～85％；

(2)将所述料浆进行离心喷雾干燥造粒；

(3)筛分，得到所述高比重钨合金粉末；

其中，所述金属粉末包含以下重量百分含量的组分：W 85～97％，Ni 2.5～10％，Fe 0.5～5％。

离心喷雾干燥造粒过程中，料浆被送至雾化盘，在高速离心作用力下被甩成液滴，液滴中的成形剂受到热气流的影响而发生分解，并随着热气流被抽走，而无成形剂的液滴受到表面张力作用球化和干燥而形成球形粉末，并在重力的作用下掉落至回收装置中。上述制备方法通过控制所得料浆满足上述三个指标，使所得高比重钨合金粉末由实心球形颗粒构成，粒径为18～48μm，粒径18～40μm 的球形粉末重量占比≥95％，霍尔流速≤8s/50g，球形度≥98％，松装密度为理论密度的30％～40％，实心率≥98％，适用于3D打印。