[发明专利]提升增材制造金属粉末的流动性、松装及振实密度的方法

说明书

本发明提供提升增材制造金属粉末的流动性、松装及振实密度的方法，将A粒度范围的粉末作为主粉末，将B粒度范围的粉末作为添加粉末，主粉末和添加粉末为同一材料，主粉末经过热处理，有利于充分降低主粉末颗粒表面的水分和颗粒间的静电吸附，添加粉末经过钝化处理，添加粉末表面的活性降低，颗粒间的内聚力减小，从而避免了颗粒间的团聚，整体提高了金属粉末的流动性，本发明采用粒度范围不同的两种粉末混合的方式，在主粉末中添加一定比例的添加粉末，添加粉末有效的填充主粉末堆积的孔隙，从而增大了金属粉末的松装及振实密度。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及提升增材制造金属粉末的流动性、松装及振实密度的方法。

背景技术

增材制造技术，它是一种以三维数字模型文件为基础，运用金属/陶瓷等粉末状材料，通过逐层熔化、堆叠来构造实体三维零部件的成形技术。和传统减材制造相比，有以下几点优势：一是增材制造可实现结构更加复杂的零部件一体成形，可制造出传统工艺难以加工甚至无法加工的产品，并且不会增加生产成本。二是个性定制化，増材制造可以根据人们的需求来进行定制化打印，提高了设计的自由度，缩短了零件的交付时间。三是节省原材料，由于增材制造使用的原材料为微米级粉末，粉末通过激光烧结快速成形，且无需使用模具，粉末可多次回收利用，因此材料的浪费显著减小，是一种更加节能环保的成形方式。

在金属增材制造技术中，激光粉末床熔融工艺是目前应用最广泛、竞争最激烈的技术之一。该技术原理为铺粉装置将金属粉末均匀铺展在成形平台上，形成几十微米的粉末薄层，在激光束与粉末层的相互作用下，金属粉末颗粒吸收激光能量发生熔化，熔融颗粒之间相互熔合连接形成熔池，最终凝固形成致密金属。其中粉末床铺粉质量是影响部件成形质量及性能关键因素之一，而粉末床的质量受粉末的流动性及松装密度制约。粉末床铺粉质量提升可以减少粉末颗粒间空隙和粉末床内部铺粉缺陷，使得相同工艺参数下成形致密度更高，同时相同成形质量条件下，可扩宽成形工艺窗口范围和提升成形效率。另外，针对激光同轴送粉工艺，粉末通过输送器进入送粉头，与激光发生相互作用，将粉末熔化沉积在基材上，优良的粉末的流动性和高松装密度，也有利于提升送粉效率和沉积质量。因此，提升增材制造金属粉末的流动性和松装密度是提高增材制造部件成形质量的关键。

而现有技术中，CN108637264B公开了一种球磨机提高3D打印用金属粉末流动性的方法及3D打印用金属粉末，该方法通过球磨装置，去除掉粉末颗粒表面的卫星粉末，后续经过筛分去除掉超细粉，得到成品粉末，该方法一是会破坏球形粉末颗粒原始表面形貌，增大颗粒的粗糙度和颗粒间的摩擦力，对粉末的流动性和松装密度提升有限。二是球磨介质会引入杂质，污染原始粉末。CN109856010A公开了一种金属粉末流动性检测装置及方法，该方法主要是通过改进现有金属粉末流动性的检测装置，以提高粉末流动性的检测准确性，并未给出改善和提升粉末流动性和松装密度的方法。 CN113275561A公开了一种高流动性粉末冶金材料及其制备方法，该方法通过向金属粉末中引入了一定比例的润滑剂、抗氧剂和表面活性剂来增加粉末的流动性，但是这些添加剂的加入对增材制造用金属粉末来说，属于外来引入的杂质，会直接带入到成形工艺中，降低部件的成形性能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供提升增材制造金属粉末的流动性、松装及振实密度的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：

提升增材制造金属粉末的流动性、松装及振实密度的方法，依次包括如下步骤：

（1）、将A粒度范围的粉末作为主粉末，将B粒度范围的粉末作为添加粉末，主粉末和添加粉末为同一材料；

（2）、将主粉末放入真空热处理炉内部，对真空热处理炉进行抽真空，当真空度稳定在预定压力值以下时，向真空热处理炉内部通入惰性气体，同时开启真空热处理炉的加热系统，对真空热处理炉内部的主粉末进行加热，当加热温度达到预定值时，恒温加热1-5小时，之后随真空热处理炉冷却至室温，得到热处理后的主粉末；