[发明专利]一种提高雾化法制备不锈钢粉末球形度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高雾化法制备3D打印用不锈钢粉末球形度的方法，属于3D打印材料和粉末冶金领域。

背景技术

雾化法是制备金属粉末的常用方法，主要包括气雾化、水雾化、离心雾化、超声雾化、等离子体雾化等。一般来讲，不同的雾化法所制备的金属粉末的形貌是有区别的。水雾化制备的金属粉末的形貌多呈不规则形状，粉末的流动性差；而气雾化、离心雾化、超声雾化、等离子体雾化等雾化法可制备球形或近球形粉末，粉末的流动性较好。

3D打印（增材制造）是指依据数字模型，通过连续的物理层叠加，逐层增加材料的方式来制造三维实体物件的技术，代表了世界制造业发展的新趋势。目前，工业上应用的金属3D打印所使用的原材料主要是各类金属粉末，这些金属3D打印技术所使用的送粉方式主要有粉末床铺粉和同轴送粉两大类。为了保证打印过程的连续性和高精度，均要求所使用金属粉末的球形度要高，具有极佳的流动性。

不锈钢粉末是3D打印所使用的一类重要的原材料。目前，不锈钢粉末可由水雾化、气雾化或等离子雾化制备，比如，专利CN201010574595.3公开了一种高压水雾化法生产球形不锈钢粉末材料的方法；专利CN200710121435.1公开了一种采用气雾化法制备含氮/高氮不锈钢粉末的方法；专利CN201310304846.X公开了一种等离子球化制备微细球形不锈钢粉末的方法。但上述方法的区别在于所使用的雾化方法不同，所制备的不锈钢粉末均针对传统的粉末冶金或金属注射成型领域应用，粉末的球形度和流动性还不能完全满足3D打印的特殊要求。

发明内容

本发明目的是要提供一种能够进一步提高雾化法制备不锈钢粉末球形度的方法，使得所制备的不锈钢粉末的球形度和流动性能满足3D打印的使用要求。

实现本发明目的的技术方案方法如下：一种提高雾化法制备不锈钢粉末球形度的方法，包括如下步骤：

第一步：首先，根据目标不锈钢的标准成分对原料进行配比，加热熔融原料并进行脱氧、脱氮、脱硫处理，其中，脱氧采用在钢液中加入硅锰钙铝钡复合脱氧剂进行，其添加量不超过钢液总质量的0.1%；脱氮采用钢液中加入一定量的Ti、Al、V中的一种或多种来进行，具体添加量依据氮在钢液中的最大溶解度0.045%和钢液总量计算确定；脱硫采用在钢液中加入含Ca、Al的复合脱硫剂进行，用量为钢液总质量的0.3%，即获得氧、氮、硫含量均低于100ppm的低氧、低氮、低硫不锈钢母合金；

第二步：将第一步所获得的低氧、低氮、低硫不锈钢母合金重熔，测定并控制母合金中硅的含量，确定硅含量达到目标不锈钢标准成分的区间上限，同时，添加微量的硼，其添加量以在目标不锈钢基体上不形成含硼的析出物为上限，从而获得含硅和硼的低氧、低氮、低硫不锈钢母合金；

第三步：将第二步制备的不锈钢母合金进行雾化制粉。

进一步的，第一步中，硅锰钙铝钡复合脱氧剂为40wt%Si、10wt%Mn，25wt%Ca、10wt%Al、15wt%Ba的组合物。

进一步的，第一步中，复合脱硫剂为60wt%CaC₂、20wt%CaO 、10wt%CaF₂、10wt%Al的组合物。

进一步的，第三步中，雾化制粉包括水雾化、气雾化、离心雾化、超声雾化、等离子体雾化、旋转电极雾化。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、本发明以增大不锈钢熔体液滴的表面张力为目标，对其成分进行了特殊的设计和调整，所改进的不锈钢熔体液滴的表面张力比相应的标准牌号不锈钢表面张力更大，因而在相同的雾化工艺和雾化设备下可获得球形度和流动性更佳的不锈钢粉末，能够满足3D打印的特殊要求。

2、本发明所述方法简单，对现有的雾化制粉技术均有显著改善效果。

附图说明

图1是采用本发明方法制备的气雾化430不锈钢粉末的SEM图。

图2是采用本发明方法制备的气雾化316L不锈钢粉末的SEM图。

具体实施方式