權(quán)利要求

1.3D打印用鉑基球形粉的制備方法，包括以下步驟： 在氬氣氛圍中，將鉑基金屬棒在無坩堝電極感應(yīng)氣霧化制粉設(shè)備中進(jìn)行熔煉霧化，篩分后，得到3D打印用鉑基球形粉；所述熔煉霧化的熔煉電流為110～200A，霧化壓力為4～8MPa； 所述3D打印用鉑基球形粉為鉑球形粉或鉑銠合金球形粉。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鉑基金屬棒為鉑棒或鉑銠合金棒；所述鉑基金屬棒經(jīng)過精加工處理。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鉑基金屬棒的長度為200～300mm，直徑為20～50mm。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鉑基金屬棒的晶粒尺寸為20～50μm，所述鉑基金屬棒一端呈現(xiàn)45°錐角形狀。 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，進(jìn)行所述熔煉霧化前，當(dāng)所述無坩堝電極感應(yīng)氣霧化制粉設(shè)備的壓力為800～1000Pa時(shí)，進(jìn)行噴粉。 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述熔煉霧化中，所述鉑基金屬棒的進(jìn)給速度為50～100r/min。 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述無坩堝電極感應(yīng)氣霧化制粉設(shè)備的噴嘴表面覆蓋鉑涂層，所述鉑涂層的厚度為1～5μm。 8.權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述制備方法制備得到的3D打印用鉑基球形粉，所述3D打印用鉑基球形粉的粒徑≤53μm，平均球形度為0.90～0.98。 9.權(quán)利要求8所述3D打印用鉑基球形粉在3D打印中的應(yīng)用。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種3D打印用鉑或鉑銠合金球形粉及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

金屬鉑在人類發(fā)展歷史中充當(dāng)著各類角色，應(yīng)用廣泛，因其具有穩(wěn)定的化學(xué)性能，高導(dǎo)電、導(dǎo)熱率在生活、經(jīng)濟(jì)、國防、科研等各個(gè)方面發(fā)揮著重要作用，與社會(huì)進(jìn)步有著密切關(guān)系。各種形式的鉑材料不僅僅應(yīng)用于裝飾及工業(yè)中，也是現(xiàn)代軍工國防技術(shù)的核心材料。為了得到適應(yīng)各種環(huán)境且性能更加優(yōu)異的鉑基合金材料，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究。鉑作為貴金屬，由于其含量較少、價(jià)格昂貴等原因，如何高效利用貴金屬資源的研究從未停止，但進(jìn)展相對(duì)緩慢，因此鉑族金屬的使用及制備一直以來都是人類科技發(fā)展的重要話題。

隨著制造業(yè)發(fā)展水平逐漸提高，航天航空、核能和醫(yī)療等重大領(lǐng)域中各類金屬和合金部件結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，尺寸要求也更加精密，3D打印技術(shù)是高效制備各種金屬合金部件的熱門趨勢(shì)。3D打印技術(shù)也稱為增材技術(shù)，只需要根據(jù)計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)，通過掃射液體、粉末或者薄片材料，逐層疊加成任何形狀的產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的機(jī)械加工相比，縮短了產(chǎn)品的研制周期、提高了生產(chǎn)效率。尤其適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、大規(guī)模制造的產(chǎn)品，具有巨大的開發(fā)潛力。3D打印的特點(diǎn)主要在于打印設(shè)備和材料，目前與裝備相匹配使用的材料種類十分有限，性能也不穩(wěn)定，成為了限制3D打印技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的關(guān)鍵問題。當(dāng)用于3D打印的粉末原料粒徑過大時(shí)，粉末顆粒之間間隙較大，導(dǎo)致打印成品密度降低；粉末粒徑過小時(shí)，粉末流動(dòng)性會(huì)較差，易發(fā)生團(tuán)聚，打印過程中出現(xiàn)粘刀現(xiàn)象，導(dǎo)致鋪粉不均勻，打印得到的成品金屬部件致密度和力學(xué)性能差。而且過小的粒徑會(huì)使粉末表面能較高，容易發(fā)生氧化，對(duì)打印成品性能也有明顯的影響。因此，制備具有高比表面積、高流動(dòng)性和低氧含量的小粒徑球形粉末成為3D成形用金屬粉末制備領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。

目前，涉及貴金屬的3D打印僅限于金、銀等低熔點(diǎn)貴金屬及在首飾領(lǐng)域的應(yīng)用，有關(guān)高熔點(diǎn)貴金屬合金的3D打印鮮有涉及。以鉑銠30合金為例，熔點(diǎn)1860℃，高溫力學(xué)性能優(yōu)異，產(chǎn)品形態(tài)包括絲、板、帶材等，涉及尺寸小、形狀復(fù)雜的器件一般采用熔煉-鑄造-車加工的方法完成，貴金屬的投料多(加工200g左右的材料投料需要500～1000g)，車加工導(dǎo)致的貴金屬損耗高(5～6％)，由于3D打印的個(gè)性化和小批量特點(diǎn)、特別適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的快速制備。由于鉑類貴金屬熔點(diǎn)高、價(jià)格昂貴，球形粉的研制基礎(chǔ)薄弱，貴金屬合金球形粉的制備和收率已成為貴金屬合金3D打印的瓶頸技術(shù)。

目前，高熔點(diǎn)的貴金屬-鉑及鉑銠合金球形粉末的制備主要采用化學(xué)還原法，化學(xué)還原法是在含有金屬鉑的鹽或酸中加入還原劑、通過化學(xué)反應(yīng)還原得到鉑單質(zhì)，經(jīng)過洗滌、烘干、煅燒后得到鉑粉，還原過程中需要加入還原劑、穩(wěn)定劑、分散劑等，在后續(xù)處理過程中難以清除，存在形成雜質(zhì)污染，得到的鉑粉粒度不均勻、純度低的問題。然而，化學(xué)法制備的鉑和鉑銠合金球形粉是無定型態(tài)的納米粉，尺寸更細(xì)，無法滿足3D打印鋪粉的要求。隨著鉑銠合金在航空航天、醫(yī)療器械和汽車等行業(yè)的應(yīng)用快速發(fā)展，迫切需要高球形度的鉑及鉑銠合金球形粉末應(yīng)用于3D打印技術(shù)中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種3D打印用鉑或鉑銠合金球形粉及其制備方法和應(yīng)用，所制備的鉑或鉑銠合金球形粉球形度高，能夠用于3D打印。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種3D打印用鉑基球形粉的制備方法，包括以下步驟：

在氬氣氛圍中，將鉑基金屬棒在無坩堝電極感應(yīng)氣霧化制粉設(shè)備中進(jìn)行熔煉霧化，篩分后，得到3D打印用鉑基球形粉；所述熔煉霧化的熔煉電流為110～200A，霧化壓力為4～8MPa；

所述3D打印用鉑基球形粉為鉑球形粉或鉑銠合金球形粉。

優(yōu)選的，所述鉑基金屬棒為鉑棒或鉑銠合金棒；所述鉑基金屬棒經(jīng)過精加工處理。

優(yōu)選的，所述鉑基金屬棒的長度為200～300mm，直徑為20～50mm。

優(yōu)選的，所述鉑基金屬棒的晶粒尺寸為20～50μm，所述鉑基金屬棒一端呈現(xiàn)45°錐角形狀。

優(yōu)選的，進(jìn)行所述熔煉霧化前，當(dāng)所述無坩堝電極感應(yīng)氣霧化制粉設(shè)備的壓力為800～1000Pa時(shí)，進(jìn)行噴粉。

優(yōu)選的，所述熔煉霧化中，所述鉑基金屬棒的進(jìn)給速度為50～100r/min。

優(yōu)選的，所述無坩堝電極感應(yīng)氣霧化制粉設(shè)備的噴嘴表面覆蓋鉑涂層，所述鉑涂層的厚度為1～5μm。

本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述制備方法制備得到的3D打印用鉑基球形粉，所述3D打印用鉑基球形粉的粒徑≤53μm，平均球形度為0.90～0.98。

本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述3D打印用鉑基球形粉在3D打印中的應(yīng)用。

本發(fā)明提供了一種3D打印用鉑基球形粉的制備方法，本發(fā)明采用無坩堝電極感應(yīng)熔煉氣霧化法制備鉑或鉑銠合金球形粉，通過控制霧化制粉的各項(xiàng)工藝參數(shù)，制備得到的球形粉末具有流動(dòng)性好、含氧量低、球形度高、不易空心和球形粉末粒度均勻的優(yōu)點(diǎn)，保證了鉑或鉑銠合金球形粉末的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了高球形度的鉑及鉑銠合金粉末在3D打印技術(shù)中的應(yīng)用，解決了高熔點(diǎn)鉑及鉑銠合金材料在3D打印技術(shù)運(yùn)用中原料限制問題，為3D打印航空航天、汽車等民用工業(yè)稀貴金屬材料提供了原料。本發(fā)明制備的鉑或鉑銠合金球形粉末，平均球形度0.90～0.98，霍爾流速≤24s/50g，金屬棒氧含量0.005～0.02％，噴粉后粉末氧含量0.005％～0.02％。

進(jìn)一步的，目前氣霧化制粉存在細(xì)粉(＜53μm)收得率低的問題，導(dǎo)致制備粒度在15～45μm范圍內(nèi)滿足激光3D打印合金粉末成本較高，無法大批量工業(yè)化生產(chǎn)，本發(fā)明通過對(duì)精加工進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)控制鉑基金屬棒料直徑為20～50mm、晶粒尺寸為20～50μm、霧化壓力為4～8MPa，噴粉時(shí)腔內(nèi)負(fù)壓(800～1000Pa)，噴嘴表面鉑涂層保護(hù)提高了粉末的收得率，粒度不大于250μm的收得率達(dá)88～96％，氧含量為0.005％～0.02％、碳含量＜0.001％，粉末粒徑≤53μm的收得率達(dá)到40.05～61.22％，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性的規(guī)?；a(chǎn)，方法簡便可行。

進(jìn)一步的，本發(fā)明通過控制鉑、鉑銠合金棒的直徑不但降低了粉末粒度，而且增加了生產(chǎn)能力，也增加了產(chǎn)量，提高了生產(chǎn)效率。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1制備的篩分后3D打印用純鉑球形粉的SEM圖；

圖2為實(shí)施例2制備的篩分前3D打印用鉑銠合金球形粉的SEM圖；

圖3為實(shí)施例2制備的篩分后3D打印用鉑銠合金球形粉的SEM圖；

圖4為實(shí)施例2制備的篩分后3D打印用鉑銠合金球形粉的200倍掃描電鏡視場(chǎng)下粉末橫截面SEM圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種3D打印用鉑基球形粉的制備方法，包括以下步驟：

在氬氣氛圍中，將鉑基金屬棒在無坩堝電極感應(yīng)氣霧化制粉設(shè)備中進(jìn)行熔煉霧化，篩分后，得到3D打印用鉑基球形粉；所述熔煉霧化的熔煉電流為110～200A，霧化壓力為4～8MPa；

所述3D打印用鉑基球形粉為鉑球形粉或鉑銠合金球形粉。

在本發(fā)明中，若無特殊說明，所需制備原料均為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的市售商品。

在本發(fā)明中，所述鉑基金屬棒優(yōu)選為鉑棒或鉑銠合金棒；所述鉑基金屬棒的長度優(yōu)選為200～300mm，直徑優(yōu)選為20～50mm；所述鉑基金屬棒的晶粒尺寸為20～50μm，所述鉑基金屬棒一端呈現(xiàn)45°錐角形狀。本發(fā)明通過控制金屬棒的直徑和長度，保證金屬棒熔滴流速的均勻性，提高生產(chǎn)效率，棒料的尺寸設(shè)計(jì)取決于無坩堝電極感應(yīng)氣霧化制粉設(shè)備的情況，特別是感應(yīng)線圈電流和進(jìn)料給進(jìn)速率，本發(fā)明限定金屬棒的直徑為20mm～50mm，匹配50mm直徑以內(nèi)的感應(yīng)線圈，提高加載功率，有利于熔化高熔點(diǎn)金屬，在增加棒料直徑的同時(shí)加大感應(yīng)線圈電流，制粉的生產(chǎn)效率明顯提高，使得球形粉末細(xì)化，同時(shí)增加產(chǎn)量，提高生產(chǎn)效率。

在本發(fā)明中，所述鉑基金屬棒的制備方法優(yōu)選包括：將鉑或鉑銠合金進(jìn)行熔煉，將所得棒料進(jìn)行精加工，得到符合要求的鉑基金屬棒。

在本發(fā)明中，所述鉑銠合金中Rh的質(zhì)量百分含量優(yōu)選為5～40％，更優(yōu)選為30％；所述鉑或鉑銠合金所用鉑、銠的純度獨(dú)立優(yōu)選≥99.99％。

在本發(fā)明中，所述熔煉的過程優(yōu)選為將合金原料置于高溫陶瓷坩堝中，采用中頻真空進(jìn)行熔煉，底漏澆鑄，得到所需尺寸的圓柱形錠坯，置于高溫真空鎢絲爐中進(jìn)行熱處理，將所得合金錠坯進(jìn)行熱鍛加工，將所得棒料采用酸洗和車加工方法進(jìn)行表面處理，去除棒材表面雜質(zhì)。當(dāng)所述鉑基金屬棒為鉑棒時(shí)，本發(fā)明優(yōu)選不進(jìn)行熱處理和熱鍛加工。

在本發(fā)明中，所述熱處理的真空度優(yōu)選小于5×10 -3Pa，熱處理溫度優(yōu)選為1000～1200℃，時(shí)間優(yōu)選為2～4h；所述熱鍛加工的始鍛溫度優(yōu)選為1000℃，終鍛溫度優(yōu)選為1200℃，總加工變形量優(yōu)選不低于30％，更優(yōu)選為40％。本發(fā)明通過熱處理和鍛煉加工保證合金棒料的成分更加均勻，去除表面雜質(zhì)。鉑和鉑銠合金加工易粘刀，本發(fā)明通過加工鍛造、熱處理提高硬度，車加工后表面加工精度Ra為0.1，棒料加工出的錐尖與設(shè)備的感應(yīng)線圈和噴嘴對(duì)中，保證棒料感應(yīng)融化時(shí)液滴流下勻速，氣霧化時(shí)液滴能夠充分被均打散，粒徑為53μm以下的粉末得率提高。

在本發(fā)明中，所述精加工的過程優(yōu)選為：將所述棒料依次進(jìn)行前后公母螺紋加工、表面精車、精磨和校直，得到所需尺寸和形狀的鉑基金屬棒；本發(fā)明對(duì)所述螺紋加工、表面精車、精磨和校直的過程沒有特殊的限定，按照本領(lǐng)域熟知的過程進(jìn)行即可。本發(fā)明優(yōu)選將所述棒料的一端進(jìn)行前后公母螺紋加工，使棒料直接固定在送料夾具上，未使用陶瓷坩堝，避免了異相陶瓷夾雜的污染，同時(shí)通過精加工降低了棒料的粗糙度，使精加工后的棒料的輪廓算術(shù)平均偏差Ra為0.1，降低了摩擦力，提高了球形粉末的質(zhì)量。

完成所述精加工后，本發(fā)明優(yōu)選對(duì)所得棒料進(jìn)行酒精擦拭，根據(jù)棒料表面潔凈度，根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行噴砂或打磨，提高潔凈度。

本發(fā)明對(duì)所述無坩堝電極感應(yīng)氣霧化制粉設(shè)備(EIGA)沒有特殊的限定，本領(lǐng)域熟知的相應(yīng)設(shè)備均可；在本發(fā)明的實(shí)施例中，具體為EIGA-25。

在本發(fā)明中，所述無坩堝電極感應(yīng)氣霧化制粉設(shè)備的噴嘴表面優(yōu)選覆蓋鉑涂層，所述鉑涂層的厚度優(yōu)選為1～5μm，更優(yōu)選為2μm。在本發(fā)明中，所述覆蓋鉑涂層的方法優(yōu)選為以乙酰丙酮鉑為沉積源物質(zhì)，采用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)法在噴嘴基體上制備Pt薄膜；所述乙酰丙酮鉑的加熱溫度優(yōu)選為180℃，氬氣流量優(yōu)選為50mL/min，基體加熱溫度優(yōu)選為450～700℃，更優(yōu)選為550℃。本發(fā)明優(yōu)選采用MOCVD(金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積)方法制備鉑涂層，提高噴嘴的耐溫能力，減少鉑或鉑銠合金熔融液滴掛噴嘴及雜質(zhì)摻入的問題。

本發(fā)明優(yōu)選將所述鉑基金屬棒通過公母螺紋置于EIGA的夾具上，鉑棒錐面一端對(duì)準(zhǔn)噴嘴中心位置，對(duì)EIGA的熔煉室、爐體及料倉進(jìn)行抽真空，首先啟動(dòng)“機(jī)械泵”，當(dāng)熔煉室、爐體及料倉壓阻真空計(jì)顯示小于800Pa時(shí)，再啟動(dòng)“羅茨泵”進(jìn)行抽極限真空，極限真空度優(yōu)選≤2Pa；當(dāng)真空度達(dá)到制粉參數(shù)要求(真空度≤2Pa)后，按照“羅茨泵”-“機(jī)械泵”的先后順序關(guān)閉相應(yīng)真空泵，分別對(duì)霧化室、熔煉室和料倉充氬氣，當(dāng)壓阻器顯示讀數(shù)8×10 4Pa時(shí)，關(guān)閉充氣閥(置換氬氣步驟)。

本發(fā)明先將無坩堝電極感應(yīng)氣霧化制粉設(shè)備內(nèi)抽真空，然后向無坩堝電極感應(yīng)氣霧化制粉設(shè)備內(nèi)通入氬氣，將無坩堝電極感應(yīng)氣霧化制粉設(shè)備內(nèi)的氣氛進(jìn)行置換，保證了等電極感應(yīng)氣霧化制粉過程中不受其他氣體的影響。本發(fā)明通過“機(jī)械泵”和“羅茨泵”兩級(jí)抽真空并控制真空度，保證了無坩堝感應(yīng)電極氣霧化制粉設(shè)備內(nèi)的氣體能夠被有效置換，保證了霧化制粉不受其他氣體影響，提高了鉑及鉑銠合金球形粉末的質(zhì)量。

完成上述置換氬氣后，本發(fā)明優(yōu)選啟動(dòng)無坩堝電極感應(yīng)氣霧化制粉設(shè)備中的感應(yīng)電源和旋轉(zhuǎn)電機(jī)，調(diào)節(jié)所述鉑基合金棒的錐尖頂部與無坩堝電極感應(yīng)霧化制粉設(shè)備中感應(yīng)線圈第二匝底部平齊，設(shè)定送料速度，開啟風(fēng)機(jī)，開啟粉末收集系統(tǒng)的排氣閥，實(shí)現(xiàn)霧化室氣體排空形成微負(fù)壓后，開啟感應(yīng)電源，啟動(dòng)棒料下降程序，調(diào)節(jié)氬氣霧化壓力，充氬氣置換空氣達(dá)到霧化壓力后，噴粉，對(duì)鉑基合金棒進(jìn)行熔煉霧化，得到霧化粉末。本發(fā)明控制所述棒料錐尖頂部同無坩堝電極感應(yīng)霧化制粉設(shè)備中感應(yīng)線圈底部平齊，以保證獲得最佳棒尖熔化滴落效果，即棒尖熔煉匯聚成液滴，霧化室窗中可觀察到霧化區(qū)的霧化錐較為光亮，面積較大且均勻，無明顯傾斜及存在大尺寸液滴現(xiàn)象。

本發(fā)明將金屬棒的另外一端螺紋連接處與旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行連接，通過控制霧化制粉中的各項(xiàng)工藝參數(shù)，增大了電極棒熔化液滴的表面張力，制備得到的球形粉末流動(dòng)性好、含氧量低、球形度高、不易空心和球形粉末粒度均勻，保證了球形粉末的質(zhì)量。

在本發(fā)明中，所述微負(fù)壓的壓力優(yōu)選為800～1000Pa。鉑及鉑銠合金內(nèi)添加的合金元素少，熔化時(shí)，鉑幾乎沒有固液相線，到熔點(diǎn)即熔化成液滴，鉑銠合金固溶體具有固液相線，可在一定溫度區(qū)間內(nèi)熔化，但是熔化時(shí)熔體以液滴形式滴落，氣霧化時(shí)需要加大的氣體流量才能吹散液滴支撐粉末。氣霧化時(shí)需要材料熔化后成為細(xì)流狀，本發(fā)明通過金屬棒的熔煉、鍛造，減小棒料的晶粒尺寸，熔化時(shí)形成連續(xù)液滴，噴粉時(shí)先抽真空，再充氣至8×10 4Pa，充氣結(jié)束后打開排風(fēng)機(jī)，控制排風(fēng)機(jī)頻率，腔體內(nèi)形成微負(fù)壓(800～1000Pa)，提高粉末的收得粉率，降低損耗率。

在本發(fā)明中，所述熔煉霧化的熔煉電流為110～200A，優(yōu)選為125～150A；霧化壓力為4～8MPa，更優(yōu)選為5～6MPa；所述熔煉霧化過程中，所述鉑基金屬棒的進(jìn)給速度優(yōu)選為50～100r/min，更優(yōu)選為80r/min，霧化速度優(yōu)選為40～50g/min，排風(fēng)機(jī)頻率優(yōu)選為6～10HZ，更優(yōu)選為7～8HZ。本發(fā)明通過控制氬氣的風(fēng)機(jī)頻率，使氬氣對(duì)產(chǎn)生的熔滴起到冷卻的作用，保證了鉑合金球形粉末的球形度，提高了鉑合金球形粉末的質(zhì)量。

在所述熔煉霧化過程中，將按照特定進(jìn)給速度旋轉(zhuǎn)的金屬棒降低至一個(gè)環(huán)形的感應(yīng)線圈中進(jìn)行感應(yīng)熔化，所形成的熔滴落入無坩堝電極感應(yīng)氣霧化制粉設(shè)備的噴嘴系統(tǒng)，利用高壓惰性氬氣氣體進(jìn)行霧化，從而形成金屬粉末。

得到霧化粉末后，本發(fā)明優(yōu)選將所述霧化粉末經(jīng)過循環(huán)水冷卻后收集，按照不同3D打印技術(shù)對(duì)粒度的要求進(jìn)行震動(dòng)篩分，將篩分后粉末在真空條件下進(jìn)行封裝，得到所需粒度要求的鉑基球形粉末。本發(fā)明對(duì)所述震動(dòng)篩分的過程沒有特殊的限定，按照本領(lǐng)域熟知的過程得到所需粒度的粉末即可。本發(fā)明對(duì)所述封裝的過程沒有特殊的限定，按照本領(lǐng)域熟知的過程進(jìn)行即可。

本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述制備方法制備得到的3D打印用鉑基球形粉，所述3D打印用鉑基球形粉的粒徑≤53μm，平均球形度為0.90～0.98。

本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述3D打印用鉑基球形粉在3D打印中的應(yīng)用。本發(fā)明對(duì)所述應(yīng)用的具體方法沒有特殊的限定，按照本領(lǐng)域熟知的方法將所述3D打印用鉑基球形粉用于3D打印即可。

下面將結(jié)合本發(fā)明中的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

以下實(shí)施例中，純鉑的熔點(diǎn)1760℃，鉑銠30的熔點(diǎn)1860℃。

以下實(shí)施例中，所述無坩堝電極感應(yīng)氣霧化制粉設(shè)備的噴嘴表面覆蓋鉑涂層的方法為：以乙酰丙酮鉑為沉積源物質(zhì)，采用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)法在噴嘴基體上制備Pt薄膜；所述乙酰丙酮鉑的加熱溫度為180℃，氬氣流量為50mL/min，基體加熱溫度為550℃，所述鉑涂層的厚度為2μm。

實(shí)施例1

將純度≥99.99％的純鉑片置于高溫陶瓷坩堝中，采用中頻真空進(jìn)行熔煉，底漏澆鑄，得到所需尺寸的圓柱形錠坯，總加工變形量40％，將所得棒料依次進(jìn)行酸洗和車加工，將所得鉑棒進(jìn)行精加工，精加工的過程為：將鉑棒依次進(jìn)行前后公母螺紋加工、表面精車、精磨和校直，使棒材長度為200mm，直徑為20mm，一端成45°錐角，使得鉑棒的輪廓算術(shù)平均偏差Ra為0.1，對(duì)精加工后的鉑棒料進(jìn)行酒精擦拭清潔處理；

將精加工后的鉑棒通過公母螺紋固定在無坩堝電極感應(yīng)霧化制粉設(shè)備EIGA-25的夾具上，鉑棒錐面一端對(duì)準(zhǔn)噴嘴中心位置，對(duì)EIGA的熔煉室、爐體及料倉進(jìn)行抽真空，首先啟動(dòng)“機(jī)械泵”，當(dāng)熔煉室、爐體及料倉壓阻真空計(jì)顯示小于800Pa時(shí)，再啟動(dòng)“羅茨泵”進(jìn)行抽極限真空，直至真空度≤2Pa；當(dāng)真空度達(dá)到制粉參數(shù)要求(真空度≤2Pa)后，按照“羅茨泵”-“機(jī)械泵”的先后順序關(guān)閉相應(yīng)真空泵，分別對(duì)霧化室、熔煉室和料倉充氬氣，當(dāng)壓阻器顯示讀數(shù)8×10 4Pa時(shí)，關(guān)閉充氣閥；

氬氣置換完成后，啟動(dòng)無坩堝電極感應(yīng)霧化制粉設(shè)備中的感應(yīng)電源和旋轉(zhuǎn)電機(jī)，調(diào)節(jié)所述鉑基合金棒的錐尖頂部與無坩堝電極感應(yīng)霧化制粉設(shè)備中感應(yīng)線圈第二匝底部平齊，設(shè)定送料速度，開啟風(fēng)機(jī)，開啟粉末收集系統(tǒng)的排氣閥，實(shí)現(xiàn)霧化室氣體排空形成微負(fù)壓(800Pa)后，開啟感應(yīng)電源，啟動(dòng)棒料下降程序，調(diào)節(jié)氬氣霧化壓力為4MPa，充氬氣達(dá)到霧化壓力后，噴粉，對(duì)鉑基合金棒進(jìn)行熔煉霧化，熔煉電流為125A，鉑棒進(jìn)給速度為50r/min，棒料的霧化速度為50g/min，排風(fēng)機(jī)頻率為7HZ，得到霧化粉末；

將所述霧化粉末經(jīng)過循環(huán)水冷卻后進(jìn)行收集，通過振動(dòng)篩分，在真空條件下進(jìn)行封裝，得到純鉑球形粉。

實(shí)施例2

將純度≥99.99％的鉑片和銠粉(鉑片原料表面無雜質(zhì)，純度≥99.9，銠粉粒度均勻，沒有明顯團(tuán)聚現(xiàn)象，純度≥99.95％)置于高溫陶瓷坩堝中，采用中頻真空進(jìn)行熔煉，底漏澆鑄，得到所需尺寸的圓柱形錠坯，置于高溫真空鎢絲爐中進(jìn)行熱處理，熱處理的真空度為5×10 -3Pa，熱處理溫度為1200℃，時(shí)間為4h；將所得合金錠坯進(jìn)行熱鍛加工，熱鍛加工的始鍛溫度為1000℃，終鍛溫度為1200℃，總加工變形量40％，將所得棒料依次進(jìn)行酸洗和車加工，將所得棒料進(jìn)行精加工，精加工的過程為：將棒料依次進(jìn)行前后公母螺紋加工、表面精車、精磨和校直，使棒材長度為200mm，直徑為22mm，一端成45°錐角，使得棒料的輪廓算術(shù)平均偏差Ra為0.1，對(duì)精加工后的棒料進(jìn)行酒精擦拭清潔處理，得到鉑銠合金棒料，成分為Pt-30Rh(質(zhì)量百分含量)；

將精加工后的鉑銠合金棒料通過公母螺紋固定在無坩堝電極感應(yīng)霧化制粉設(shè)備EIGA-25的夾具上，鉑棒錐面一端對(duì)準(zhǔn)噴嘴中心位置，對(duì)EIGA的熔煉室、爐體及料倉進(jìn)行抽真空，首先啟動(dòng)“機(jī)械泵”，當(dāng)熔煉室、爐體及料倉壓阻真空計(jì)顯示小于800Pa時(shí)，再啟動(dòng)“羅茨泵”進(jìn)行抽極限真空，直至真空度為1.5Pa，按照“羅茨泵”-“機(jī)械泵”的先后順序關(guān)閉相應(yīng)真空泵，分別對(duì)霧化室、熔煉室和料倉充氬氣，當(dāng)壓阻器顯示讀數(shù)8×10 4Pa時(shí)，關(guān)閉充氣閥；

氬氣置換完成后，啟動(dòng)無坩堝電極感應(yīng)霧化制粉設(shè)備中的感應(yīng)電源和旋轉(zhuǎn)電機(jī)，調(diào)節(jié)所述鉑基合金棒的錐尖頂部與無坩堝電極感應(yīng)霧化制粉設(shè)備中感應(yīng)線圈第二匝底部平齊，設(shè)定送料速度，開啟風(fēng)機(jī)，開啟粉末收集系統(tǒng)的排氣閥，實(shí)現(xiàn)霧化室氣體排空形成微負(fù)壓(1000Pa)后，開啟感應(yīng)電源，啟動(dòng)棒料下降程序，調(diào)節(jié)氬氣霧化壓力為5MPa，充氬氣達(dá)到霧化壓力后，噴粉，對(duì)鉑基合金棒進(jìn)行熔煉霧化，熔煉電流為150A，鉑棒進(jìn)給速度為80r/min，棒料的霧化速度為40g/min，排風(fēng)機(jī)頻率為8HZ，得到霧化粉末；

將所述霧化粉末經(jīng)過循環(huán)水冷卻后進(jìn)行收集，通過振動(dòng)篩分，然后在真空條件下進(jìn)行封裝，得到鉑銠合金球形粉末。

表征

1)對(duì)實(shí)施例1篩分后制備的純鉑球形粉和實(shí)施例2篩分前后制備的鉑銠合金球形粉進(jìn)行SEM表征，結(jié)果見圖1～4。

圖1為篩分后純鉑球形粉的SEM圖，由圖1可知，純鉑球形粉的粒徑≤53μm，計(jì)算可知，粒度不大于250μm的得率可達(dá)95％。

按照公式計(jì)算球形度(粉末顆粒的最大截面面積等效直徑和最大截面周長等效直徑的比值)： 其中，S-粉末顆粒的最大截面的面積，L-粉末顆粒的最大截面的周長，實(shí)施例1篩分后純鉑球形粉的球形度為0.93。圖2為實(shí)施例2制備的篩分前鉑銠合金球形粉的SEM圖，鉑銠合金球形粉的粒徑≤250μm，由圖2計(jì)算可知，鉑銠合金粉末球形度為0.95，粒度不大于250μm的粉末得率可達(dá)91％。

圖3為實(shí)施例2制備的篩分后粒徑為0～53μm的粉末的SEM圖。由圖3可知，篩分后(＜53μm)的球形粉末粒徑均勻，粒徑分布較窄。

圖4為實(shí)施例2制備的篩分后3D打印用鉑銠合金球形粉的200倍掃描電鏡視場(chǎng)下粉末橫截面，由圖4可知，200倍視場(chǎng)內(nèi)無空心球，D 50＝20μm，D 90＝70μm。

2)采用GB/T 14265金屬材料中氫、氧、氮、碳和硫分析方法通則記載的方法測(cè)試氧含量和碳含量；采用GB/T 1482金屬粉末流動(dòng)性記載的方法測(cè)試粉末的霍爾流速；

結(jié)果表明，實(shí)施例1制備的鉑棒氧含量為0.02％，噴粉后粉末的氧含量為0.0079％、碳含量＜0.001％；篩分后粉末的霍爾流速為20s，說明所制備的鉑銠合金粉末適用于3D打印。

實(shí)施例2制備的鉑銠合金棒料氧含量為0.02％，噴粉后粉末氧含量為0.0053％、碳含量＜0.001％；篩分后粉末的霍爾流速為18s，說明所制備的鉑銠合金粉末適用于3D打印。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

3D打印用鉑或鉑銠合金球形粉及其制備方法和應(yīng)用.pdf