[发明专利]一种用于3D打印的球形碳化钨-钴粉末的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于3D打印的球形碳化钨‑钴粉末的制备方法，包括如下步骤：步骤一：将碳化钨粉和钴粉原料经混合研磨破碎，然后采用气流分级或过震动筛的粒度分级法，分离出适合用于3D打印的粒径范围的混合料；步骤二：将步骤一中制得的混合料进行高温等离子球化处理；步骤三：将步骤二中球化后的粉末进行清洗、烘干，得到球形碳化钨‑钴粉末。采用本发明方法的得到的球形碳化钨‑钴粉末成分、粒径、球形度可控，制备出的碳化钨‑钴粉末球形度高、流动性好、粒径分布均匀、成本低、具有良好的工业化前景。

技术领域

本发明涉及3D打印用材料技术领域，具体涉及一种用于3D打印的球形碳化钨-钴粉末的制备方法。

背景技术

3D打印技术的核心是装备和材料。随着3D打印技术的发展，3D打印装备成熟，但目前可用于3D打印的材料种类少、性能不稳定，成为制约3D打印技术发展和应用的瓶颈问题。传统粉末冶金用的金属粉末材料还不能完全适应3D打印工艺，目前已有的金属粉末种类少、价格高、产品化程度低。

碳化钨(WC)属于陶瓷相，具有熔点高、硬度高、导电导热性差、化学性能稳定等优点，是制备耐磨耐蚀涂层的理想材料，但由于碳化钨的高熔点及高硬度，喷涂的碳化钨颗粒与基体材料的附着力差，且在空气中升高温度时易发生氧化，因此纯碳化钨粉末很少单独用作热喷涂粉末材料，通常需要加入Co、Ni、Ni-Cr等金属作粘结相制成烧结型粉末或包覆型粉末供热喷涂使用。已广泛应用的碳化钨-钴系列热喷涂粉末，由于其所制备的涂层具有极高的硬度、优越的耐磨损性能和良好的韧性，广泛地应用于航空航天、汽车、冶金、电力、造纸等领域，以提高零部件表面的耐磨性能及修复磨损部位。

但现有技术中制备出的用于3D打印的球形碳化钨-钴粉末，由于粉末形貌不可控、粒度大的缺陷使其能量反射高、流动性差、含氧量高、粉末质量不可控，严重制约球形碳化钨- 钴粉末在3D打印成型技术中的推广和普及。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于3D打印的球形碳化钨-钴粉末的制备方法，它可以解决现有技术中制备的球形碳化钨-钴粉末流动性差、含氧量高、粉末质量和颗粒形状不可控的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种用于3D打印的球形碳化钨-钴粉末的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将碳化钨粉和钴粉原料经混合研磨破碎，然后采用气流分级或过震动筛的粒度分级法，分离出适合用于3D打印的粒径范围的混合料；

步骤二：将步骤一中制得的混合料进行高温等离子球化处理；

步骤三：将步骤二中球化后的粉末进行清洗、烘干，得到球形碳化钨-钴粉末。

进一步地，所述步骤一中，碳化钨粉和钴粉的质量比为(2-4.5)：1。

进一步地，所述步骤一中，采用粒度分级法分离出的适合用于3D打印的粒径范围的混合料的粒径范围为15-53μm。

进一步地，所述步骤二中，所述高温等离子球化处理的离子气气源为Ar和H，所述高温等离子球化处理的功率为50-60kW。

进一步地，所述步骤一中，碳化钨粉和钴粉原料采用滚动球磨、振动球磨、搅拌球磨或者气流磨的一种或两种方式进行混合研磨破碎，使其形成细小颗粒的混合料。

进一步地，所述步骤三中，清洗介质为去离子水，清洗时间为3-5分钟，烘干温度为60-90℃，烘干时间为1-3小时。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：