[发明专利]一种增材制造用模具钢球形金属粉末的制备方法

说明书

本发明公开了一种增材制造用模具钢球形金属粉末的制备方法，(1)根据模具钢的成分配料，采用真空感应熔炼工艺和电渣重熔工艺对模具钢进行熔炼，得到模具钢棒；(2)得到的模具钢棒进行精车加工，得到电极棒；(3)先将得到的电极棒装入反应室中的PREP制粉设备中，之后对反应室抽真空，最后向反应室中冲入惰性气体；(4)使用PREP制粉设备对电极棒进行熔化和离心作用，冷却后得到模具钢球形金属粉末；(5)在惰性气体的保护下，对制得的模具钢球形金属粉末进行筛分和包装。通过本发明制备方法制备的钢球形金属粉末，其平均粒度为40μm‑200μm，球形度大于98％。

技术领域

本发明属于增材制备工艺技术领域，特别是涉及一种增材制造用模具钢球形金属粉末的制备方法。

背景技术

模具是现代制造业中极其重要的工业装备之一，是一种借助外力使坯料成为具有特定形状和尺寸制件的工具，主要用于工业产品种的零部件和制件的大批量生产。模具工业是衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业水平的高低直接表现在模具的质量和寿命上。目前，模具的制造以数控机械加工(数控车削、数控铣削等)和数控电加工(数控电火花加工等)为主，但这些方式的生产效率低、制造周期长，而且难以加工甚至无法加工复杂结构。因此寻求新的加工方式，推动模具制造的转型升级已迫在眉睫。

增材制造技术又称3D打印，其基于“离散－累积”的方式逐层成形零件，与传统加工方式相比，其不需要工装夹具，可加工任意复杂形状的零件，零件的设计不再受加工方法和装配的限制。因此，增材制造技术为模具加工提供了一种新的方法和途径。随着增材制造技术的快速发展，对其最主要的原材料---金属粉末也提出了新的要求。2015年美国召开的第七届激光增材制造研讨会上，大会主席Ingomar Kelbassa指出，对于金属增材制造技术来说，选择高质量的金属粉末非常重要，金属粉末的质量显著的影响着最终产品的质量。与其他粉末冶金技术相比，增材制造技术对于粉末的性能控制要求较高，必须满足粉末粒径细小、粒度分布较窄、球形度高、流动性好和松装密度高等要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种增材制造用模具钢球形金属粉末的制备方法，用以确保增材制造用模具钢球形粉末成分均匀、组织细小、性能优异，满足工程应用的要求。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种增材制造用模具钢球形金属粉末的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，根据模具钢的成分配料，采用真空感应熔炼工艺和电渣重熔工艺对模具钢进行熔炼，得到模具钢棒；

步骤2，对步骤1得到的模具钢棒进行精车加工，得到电极棒；

步骤3，先将步骤2得到的电极棒装入反应室中的PREP制粉设备中，之后对反应室抽真空，最后向反应室中冲入惰性气体；

步骤4，使用PREP制粉设备对电极棒进行熔化和离心作用，冷却后得到模具钢球形金属粉末；

步骤5，在惰性气体的保护下，对制得的模具钢球形金属粉末进行筛分和包装。

本发明的技术方案，还具有以下特点：

在所述步骤2中：所述电极棒的直径为10mm-100mm，长度为600mm-800mm，圆度偏差小于0.05mm，直线度偏差小于0.1mm/m，粗糙度小于1.5μm。

在所述步骤3中，对反应室抽真空至10^-3Pa-10^-2Pa。

在所述步骤3中，向反应室中冲入惰性气体后，反应室内的压力为0.01MPa-1MPa。

在所述步骤3中，所述惰性气体中的氧含量小于0.1wt％。

在所述步骤4中，电极棒在所述PREP制粉设备中进行离心作用的转速为10000r/min-20000r/min。