[发明专利]一种3D打印用球形钨钼合金粉末的制备方法

说明书

一种3D打印用球形钨钼合金粉末的制备方法，属于难熔金属3D打印领域。该方法包括以下步骤：1)将钨粉与钼粉按照一定比例进行机械混合；2)利用喷雾造粒技术将机械混合的粉末制备成球形前驱体粉末；3)对前驱体粉末进行烧结；4)利用等离子球化技术对烧结后的粉末进行球化处理。本发明所制备的球形钨钼合金粉末球形度和流动性优异、粒径分布较窄，经3D打印验证具有优异的成形性。

技术领域

本发明属于难熔金属3D打印领域，特别涉及一种3D打印用球形钨钼合金粉末的制备方法。

背景技术

钨钼合金既具有金属钨的高强度特性，优异的耐高温性能，又继承了金属钼超强的耐腐蚀和抗烧蚀性能，且具有低的热膨胀系数，广泛应用于航空航天、高温核反应堆等领域。由于钨钼的熔点高、高温强度高，冶炼加工困难，而通常采取的粉末冶金成形技术，需要昂贵的工装模具，而且工艺过程复杂、难以成形三维结构复杂的零件，这限制了其应用范围的扩大。而3D打印技术其成形不受材料熔点等因素的限制，可以实现三维复杂造型结构件或功能梯度材料的整体近净成形。

3D打印用的原材料大多采用球形粉末，一般要求粉末尺寸分布较窄，并具有高球形度、良好的流动性及松装密度，较低的杂质和氧含量。但国内现有技术一般通过化学法或球磨混合法制备钨钼及其合金粉末，其性能远不能满足3D打印用粉及成形制品性能的要求。因此，亟需开展高品质3D打印用的钨钼合金粉末制备技术的研究。

发明内容

本发明针对3D打印用钨钼合金粉末的制备现状，提出一种全新的制备方法。通过结合喷雾造粒技术与等离子球化技术，填补了3D打印用钨钼难熔金属粉末制备技术的空白，所制备粉末球形度和流动性优异，粒径分布较窄，满足3D打印的使用要求。该方法包括以下步骤：

(1)选取粒径范围在0.5～10um的钨、钼原始粉末，钨粉在钨钼混粉中的占比为30％～70wt.％；

(2)在混合粉末中先加入粘结剂及去离子水，使得钨、钼总固含量为60％～90wt.％，其中粘结剂含量为0.5％～2wt.％，在混合浆料中加入占混合料浆10％～20wt.％的磨球，然后在转速为220～250rpm下进行球磨，球磨时间为0.5～3h；

(3)在球磨后的混料中加入分散剂，其含量为0.5％～2wt.％，然后再放入球磨机中在220～250rpm下进行球磨，球磨时间为0.5～3h；

(4)利用气流式喷雾造粒机对混合后的粉末进行喷雾干燥，其中送料速率为10～20mL/min，喷雾气压为0.1～0.3MPa，干燥温度为170～190℃，制备出前驱体粉末；

(5)利用烧结炉对前驱体粉末进行烧结，烧结气氛为氩气，烧结温度为1200～1300℃，保温时间为4～12h；

(6)将烧结后的粉末经过破碎后，使用等离子球化设备进行球化处理，工作功率为15～80kW，工作气氛为氩气加氢气，送料速率为10～80g/min，最终得到符合3D打印用的球形钨钼合金粉末。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明所述的方法制备的钨钼合金粉末，通过结合喷雾造粒技术与等离子球化技术，填补了3D打印用钨钼难熔合金粉末制备技术的空白。

2.本发明所制备粉末球形度和流动性优异，粒径分布较窄，一般为20微米左右，满足3D打印的使用要求。

3.本发明所制备的钨钼合金粉末，成分分布较为均匀，本发明所制备的钨钼合金粉末没有杂质，是简单机械混合所不能达到的，有利于提高所制备钨钼合金的整体性能。

4.本发明钨钼难熔金属粉末的制备方法，工艺简单，对设备要求低，球形粉末的制备成本大为降低，适合工业化生产。

5.本发明所述的方法除了可以制备钨钼合金外，还可以制备其他熔点相近的难熔合金粉末。