[发明专利]一种铜合金粉末及其制备方法

说明书

本发明涉及一种铜合金粉末，该所述铜合金粉末按质量百分比计包括：Ni含量为0.5～15.0wt％，Si含量为2.0～5.0wt％、Mn含量为2.0～6.0wt％，除Cu外其他未列出的金属元素总含量不超过0.5wt％，剩余为Cu。本发明还涉及一种制备该铜合金粉末的方法，包括以下步骤：加热铜；向加热后的铜中添加中间合金Cu‑Ni、中间合金Cu‑Si以及中间合金Cu‑Mn继续加热后，浇注成铜合金棒材；将合金棒材进行雾化制成铜合金粉末。通过其3D打印成形的铜合金材料可改善内部微观组织、减少材料内部缺陷、提高力学/物理性能。

技术领域

本发明涉及球形粉体材料技术领域，具体涉及一种铜合金粉末及其制备方法。

背景技术

金属材料增材制造技术一般采用激光、电子束或聚能光束等高密度能量热源进行选区熔化，可方便实现各种难熔、难加工、高活性、高性能金属材料的快速原型制造，在航空航天、军工、汽车、医疗等高性能复杂零部件领域具有广泛的应用前景。

金属粉末作为金属增材制造的关键原材料，其性能好与坏是金属增材制造技术的关键。球形金属粉末材料是金属增材制造(3D打印)工艺的原材料和耗材。研究开发出高品级的粉末材料是增材制造(3D打印)工艺的首要条件，同时也是新型合金材料设计开发的重要工艺环节。增材制造用铜合金材料的开发尚未成熟，同时，增材制造过程中多种成形工艺因素的影响，在金属沉积层中易形成裂纹、气孔、夹杂、层间结合不良、球化效应等缺陷。铜合金材料内部微观组织缺陷导致增材制造金属零部件的力学/物理性能劣化，这是影响增材制造技术在金属零部件，特别是大型复杂金属构件制造方面应用推广的最主要技术瓶颈。

因此，开发一种铜合金粉末，通过其3D打印成形的铜合金材料可改善内部微观组织、减少材料内部缺陷，使其具有高的力学/物理性能是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种铜合金粉末，通过其3D打印成形的铜合金材料可改善内部微观组织、减少材料内部缺陷，使其具有高的力学/物理性能。

本发明第一方面提供了一种铜合金粉末，所述铜合金粉末按质量百分比计包括：Ni含量为0.5～15.0wt％，Si含量为2.0～5.0wt％、Mn含量为2.0～6.0wt％，除Cu外其他未列出的金属元素总含量不超过0.5wt％，剩余为Cu。

在本发明中，在铜合金粉末中加入Ni能够起到固溶强化的作用，提高合金的抗蚀性。优选地，Ni的含量按质量百分比计可以为，0.5％、1％、3％、5％、7％、9％、11％、13％、15％。

在本发明中，在铜合金粉末中加入Si，能够提高合金的强度。优选地，Ni的含量按质量百分比计可以为，2％、3％、4％、5％。

在本发明中，在铜合金粉末中加入Mn，能够提高合金的强度和抗腐蚀性能。优选地，Mn的含量按质量百分比计可以为，2％、3％、4％、5％、6％。

进一步地，所述铜合金粉末按质量百分比计包括：Ni含量为0.5～10.0wt％，Si含量为2.0～5.0wt％、Mn含量为2.0～6.0wt％，除Cu外其他未列出的金属元素总含量不超过0.5wt％，剩余为Cu。

进一步地，所述铜合金粉末按质量百分比计包括：Ni含量为7.0～15.0wt％，Si含量为2.0～5.0wt％、Mn含量为4.0～6.0wt％，除Cu外其他未列出的金属元素总含量不超过0.5wt％，剩余为Cu。

在本发明中，“余量的铜”是指铜合金粉末质量为100％时，除去Ni、Mn、Si以及任意其它杂质后，剩余质量为Cu的质量百分比。

进一步地，所述铜合金粉末粒径分布为15-53μm。

本发明第二方面提供了一种制备上述铜合金粉末的制备方法，包括以下步骤：

加热铜；