[发明专利]一种利用离子渗氮制备3D打印不锈钢粉末的方法

权利要求书

1.一种利用离子渗氮制备3D打印不锈钢粉末的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：原料准备

将铁、铜块、镍块、硅锰合金块及金属铬破碎至粒径3~8mm后，混合10~30min得到混合物；

步骤二：真空熔炼

将步骤一得到的混合物放入真空熔炼炉中，先将真空熔炼炉抽真空至真空度为0.1Pa～5Pa，再加热至混合物完全熔化成合金熔融液；

步骤三：雾化制粉

将步骤二得到的合金融合液通入雾化设备中，在雾化室中雾化分散成微小液滴后冷却形成粒径为3~80μm的原始粉末，所述雾化制粉采用水雾化设备进行制粉；

步骤四：筛分、混合

将步骤三得到的原始粉末进行筛分，分别得到粒径为3~15μm的原始粉末a，粒径为15~30μm的原始粉末b，粒径为30~56μm的原始粉末c，以及粒径为56~80μm的原始粉末d；

使得到的原始粉末a、原始粉末b、原始粉末c、原始粉末d按照质量比1：3~5:4~6:2的比例充分混合60~120min得到混合粉末；

步骤五：离子渗氮

对混合粉末进行真空清洗，然后烘干后放入离子氮化炉内，抽真空至0.1~5pa，充入氮气与氢气，控制离子氮化炉内气压为300~500Pa后，加热至500~580℃，保温30~40min后，进行6~12h的离子渗氮，渗氮时的电压为500~800V，随炉冷却至150℃后空气冷却；得到表面氮层厚度为0.03~0.12μm、物相组织为马氏体和残余奥氏体的不锈钢粉末；

所述步骤二中具体的加热步骤是：先以500~700℃预热5~10min，然后升温至混合物开始熔化，充入高纯氩气至标准大气压，升温至混合物全部熔化，保温5~20min，得到合金熔融液；

步骤五中氮气与氢气按照体积比为1:1~6；

将粒径为10~30μm的钽粉末、粒径为10~30μm的铌粉末与步骤四得到的原始粉末a按照重量比为1：1：30~60充分混合，得到优化粉末A；用得到的优化粉末A替换步骤四得到的原始粉末a进行混合，得到优化混合粉末A；

对优化混合粉末A进行离子渗氮：对优化混合粉末A进行真空清洗，然后烘干后放入离子氮化炉内，抽真空至3pa，充入氮气与氢气，氮气与氢气的体积分数比为1:3，控制离子氮化炉内气压为450Pa后，加热至540℃，保温30min后，进行10h的离子渗氮，渗氮时的电压为650V，随炉冷却至150℃后空气冷却；得到表面氮层厚度为0.12μm、物相组织为马氏体和残余奥氏体的不锈钢粉末；

以质量百分数计，所述优化混合粉末A中，Cr含量为17%，Ni含量为4%，Cu含量为4%，Mn含量为1.0%，Si含量为1.0%，N含量为0.5%，C含量为0.07%，P含量为0.04%，S含量为0.03%，Nb+Ta含量为0.25%，其余为Fe。