[发明专利]增材制造金属粉返回料重熔工艺

说明书

本发明涉及化工领域，公开了一种增材制造金属粉返回料重熔工艺，将金属粉返回料制成压块；将压块在‑0.05MPa~‑0.1MPa的真空条件下，用200~600℃的温度进行预热脱气，然后在0.01MPa~0.2MPa的保护气氛下将温度升至700~1200℃烧结1~4小时，降温冷却后得烧结块；抽样检验所述烧结块的氧、氮含量；采用30%~70%的返回比，根据金属粉返回料的成分及烧结块的氧、氮含量进行配料，采用标准母合金真空熔炼工艺进行熔炼，制成母合金棒材。本工艺解决了面向增材制造制粉厂产生的余粉回收重熔问题，利用本工艺，高温合金余粉返回比可以达到30~70%，同时不影响此类母合金在增材制造领域中的应用。

技术领域

本发明涉及高温合金和其它特种有色金属合金的精炼、增材制造制粉技术领域，特别涉及一种增材制造金属粉返回料重熔工艺。

背景技术

增材制造技术近几年来发展迅速，从而带动了制粉技术和生产的增长。常规的制粉方法的细粉收得率一般在35%。因此，产生的粒度不满足3D打印的金属粉末，大部分没有好的利用方法。余粉直接返回到母合金熔炼工艺中也存在诸多问题：处理过程中的损耗、冷压块成型困难或在高温下粉化、粉体被真空系统收集造成设备损坏和生产安全风险。因而，面向与增材制造行业的制粉厂产生的余粉目前尚未有成熟的回收利用工艺，部分厂家积累了大量余粉库存。此外，由于气雾化制粉、等离子旋转电极等制粉工艺本身的原因，高温母合金中的氧、氮有害气体元素含量在制粉过程中都有一定量的增高（例如从40ppm 增高到100ppm以上），因此限制了其返回重熔的用量（返回比）。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种增材制造金属粉返回料重熔工艺，解决了面向于增材制造制粉厂产生的余粉回收重熔问题，利用本发明提出的工艺方案，高温合金（如GH3536、GH3625、GH4169）余粉返回比可以达到30~70%，同时不影响此类母合金在增材制造领域中的应用。

技术方案：本发明提供了一种增材制造金属粉返回料重熔工艺，包括以下步骤：S1：将金属粉返回料制成压块；S2：将所述压块在-0.05MPa~-0.1MPa的真空条件下，用200~600℃的温度进行预热脱气，然后在压力为0.01MPa~0.2MPa的保护气氛下将温度升至700~1200℃烧结1~4小时，随后降温冷却，得烧结块；S3：抽样检验所述烧结块的氧、氮含量；S4：若所述烧结块的氮含量小于80ppm，则采用30%~70%的返回比，根据所述金属粉返回料的成分及所述烧结块的氧、氮含量进行配料，采用标准母合金真空熔炼工艺进行熔炼，制成母合金棒材；若所述S3中检验所述烧结块的氮含量大于80ppm, 则将先将所述烧结块通过标准母合金真空熔炼工艺进行预熔炼脱气，浇铸成棒后，再采用30%~70%的返回比，根据所述金属粉返回料的成分及所述烧结块的氧、氮含量进行配料，采用标准母合金真空熔炼工艺进行熔炼，制成母合金棒材。以保证在使用金属粉返回料的情况下，最终母合金产品的化学成分和力学性能不受影响。

进一步地，在所述S1中，若所述金属粉返回料的压块过程中成型不好或成型后强度不够，则将所述金属粉返回料和占其重量5%~15%的添加料混合后制成所述压块；其中的所述添加料为所述母合金棒材的主体金属粉。将金属粉返回料冷压制成压块的过程中，根据金属粉返回料的压块强度决定使用或不使用添加料，一般地，压块成型不好主要是因为合金材料本身不易变形，或者分体粒度分布范围较窄（比如偏多细粉）；选用的添加料成分与原合金的主体成分相容，其粒度增大混合后粉料的粒度分布范围。

优选地，在所述S4中，根据所述金属粉返回料的成分、所述添加料的成分及所述烧结块的氧、氮含量进行配料。

优选地，所述压块为直径为50~100mm，高度为30~70mm的柱形压块，压制成型过程中的压力为5~20MPa。成型后的压块应该能保持在人工搬运过程中不碎裂或粉化。

优选地，所述保护气氛为100%氩气或混合有体积分数为5%~20%氢气的氩气-氢气混合气体。