3D打印用模具鋼粉及其制造方法技術

本發明專利技術涉及3D打印技術領域，尤其涉及一種3D打印用模具鋼粉及其制造方法。所述3D打印用模具鋼粉包括以下重量百分比的固體原料：鎳17～19wt％、鈷11～12.75wt％、鉬4～5wt％、鋁0.1～0.2wt％、碳0～0.03wt％、硫0～0.01wt％、磷0～0.01wt％、銅0～0.5wt％、錳0～0.1wt％、硅0～0.1wt％、鉻0～0.5wt％，余量為鐵。所述3D打印用模具鋼粉由原料經過熔融、霧化、冷卻而成，本發明專利技術中模具鋼粉去除了鈦，使得熔點降低，同時減少了鈦配料時的熔化時間，使得配料、熔煉、霧化周期縮短，形成熔體較為容易，中間漏包不易堵塞，生產較為順利，生產效率大大提高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及3D打印
，尤其涉及一種3D打印用模具鋼粉及其制造方法。
技術介紹
3D打印技術是增材制造與智能制造技術的另一個代名詞，是通過數據資料為技術，通過分層的原則在3D打印機中實現智能、自由的成型，不受復雜程度約束，金屬3D打印技術是通過金屬3D打印機對粉末實現分層打印，通過逐層對粉末進行熔化完成智能實體的制造，現如今可以打印的金屬粉末包括鈦合金、模具鋼、不銹鋼、鎳合金、鋁合金等，現有技術中的金屬粉末的生產效率較低，容易出現堵包、鋼液流發粘等問題，另外，現有技術中的模具鋼粉中含有金屬鈦，在3D打印工序過程中，通常會使用氮氣作為保護氣體，而鈦容易和氮氣發生反應，如果模具鋼粉中碳含量微高，可能會生成TiNC夾雜物，影響模具鋼材的力學性能，可能會導致在注塑工藝時，模芯的開裂問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服現有技術存在的缺陷，提供一種粉末流動性能較好、生產效率較高的3D打印用模具鋼粉。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：一種3D打印用模具鋼粉，其包括以下重量百分比的固體原料：鎳17～19wt％、鈷11～12.75wt％、鉬4～5wt％、鋁0.1～0.2wt％、碳0～0.03wt％、硫0～0.01wt％、磷0～0.01wt％、銅0～0.5wt％、錳0～0.1wt％、硅0～0.1wt％、鉻0～0.5wt％，余量為鐵。進一步的，所述鎳是純度為99.99％的純鎳，所述鈷采用電解鈷片。本專利技術的另一個目的是公開了一種如上所述3D打印用模具鋼粉的制造方法，其步驟如下：(1)稱取鎳、鈷、鉬、鋁、碳、硫、磷、銅、錳、硅、鉻和鐵粉末，混合均勻，然后置于1580-1700℃的溫度下融化成金屬溶液；(2)將金屬溶液以10-15g/s的流量經孔徑為7mm-9mm的漏包漏入霧化器中進行霧化；(3)對霧化后的液滴進行冷卻，得模具鋼粉。作為進一步的優選方案：所述步驟(2)中霧化器采用氮氣霧化或氬氣霧化。優選的，所述步驟(2)中霧化器的噴嘴采用緊耦合式，霧化壓力為4-6MPA，介質噴射流量為1200-1500m3/h。進一步的，所述步驟(1)中金屬粉末的混合使用混粉機，混粉機的轉速控制在10-30rad/min，混粉時間為50-80min，所述模具鋼粉的粒徑控制在1-300μm。所述步驟(3)的模具鋼粉過230-270目篩。本專利技術所得的3D打印用模具鋼粉具有以下優點：本專利技術中模具鋼粉去除金屬鈦，因為鈦會造成模具鋼粉熔體熔點過高，中頻感應爐熔煉時，熔體過熱度很難提升，形成熔池較晚，同時溶液通過中間漏包時，溫度損失較大，極易形成堵包，而本專利技術中模具鋼粉去除了鈦以后，使得熔點從1480降低至1460，同時減少了鈦配料時的熔化時間，使得配料、熔煉、霧化周期縮短，形成熔體較為容易，中間漏包不易堵塞，生產較為順利，生產效率大大提高。另外，本專利技術中去除鈦還可避免TiNC等雜質的出現，避免影響模具鋼材的力學性能，避免模芯的開裂等。鋁的含量也相應增加，目的是為了更好鎖氧，防止金屬在3D打印過程中和3D打印工序之后被氧化，同時微調力學性能。另外，現有技術的打印用模具鋼粉的松裝密度在4.0g/cm3-4.4g/cm3，而采用本專利技術公開的方法制備得到的打印用模具鋼粉的松裝密度在4.5g/cm3-5.1g/cm3，松裝密度的提高使得粉末的流動性更好。具體實施方式實施例1：3D打印用模具鋼粉的制造(1)稱取以下重量份數的原料：鎳17wt％、鈷11wt％、鉬4wt％、鋁0.1wt％、碳0.01wt％、硫0.005wt％、磷0.005wt％、銅0.1wt％、錳0.05wt％、硅0.05wt％、鉻0.1wt％，鐵67.58％，使用混粉機將原料混合均勻，然后置于1580℃的溫度下融化成金屬溶液。其中混粉機的轉速控制在10rad/min，混粉時間為50min，所述模具鋼粉的粒徑控制在1-300μm。(2)將金屬溶液以10g/s的流量經孔徑為7mm的漏包漏入霧化器中采用氮氣霧化，噴嘴采用緊耦合式，霧化壓力為4MPA，介質噴射流量為1200m3/h；(3)對霧化后的液滴進行冷卻，然后過230目篩，即得模具鋼粉。經檢測，本專利技術的模具鋼粉在3D打印+熱處理后期抗拉強度在1810MPa，硬度在52HRC，延伸率在9％。實施例2：3D打印用模具鋼粉的制造(1)稱取以下重量份數的原料：鎳18wt％、鈷12wt％、鉬4.5wt％、鋁0.15wt％、碳0.02wt％、硫0.008wt％、磷0.008wt％、銅0.3wt％、錳0.08wt％、硅0.08wt％、鉻0.3wt％，鐵64.554％，使用混粉機將原料混合均勻，然后置于1600℃的溫度下融化成金屬溶液。其中混粉機的轉速控制在20rad/min，混粉時間為70min，所述模具鋼粉的粒徑控制在1-300μm。(2)將金屬溶液以13g/s的流量經孔徑為8mm的漏包漏入霧化器中采用氮氣霧化，噴嘴采用緊耦合式，霧化壓力為5MPA，介質噴射流量為1300m3/h；(3)對霧化后的液滴進行冷卻，然后過250目篩，即得模具鋼粉。經檢測，本專利技術的模具鋼粉在3D打印+熱處理后期抗拉強度在1769MPa，硬度在52HRC，延伸率在10％。實施例3：3D打印用模具鋼粉的制造(1)稱取以下重量份數的原料：鎳19wt％、鈷12.75wt％、鉬5wt％、鋁0.2wt％、碳0.03wt％、硫0.01wt％、磷0.01wt％、銅0.5wt％、錳0.1wt％、硅0.1wt％、鉻0.5wt％，鐵61.8％，使用混粉機將原料混合均勻，然后置于1700℃的溫度下融化成金屬溶液。其中混粉機的轉速控制在30rad/min，混粉時間為80min，所述模具鋼粉的粒徑控制在1-300μm。(2)將金屬溶液以15g/s的流量經孔徑為9mm的漏包漏入霧化器中采用氮氣霧化，噴嘴采用緊耦合式，霧化壓力為6MPA，介質噴射流量為1500m3/h；(3)對霧化后的液滴進行冷卻，然后過270目篩，即得模具鋼粉。經檢測，本專利技術的模具鋼粉在3D打印+熱處理后期抗拉強度在1860MPa，硬度在54HRC，延伸率在8％。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種3D打印用模具鋼粉，其包括以下重量百分比的固體原料：鎳17～19wt％、鈷11～12.75wt％、鉬4～5wt％、鋁0.1～0.2wt％、碳0～0.03wt％、硫0～0.01wt％、磷0～0.01wt％、銅0～0.5wt％、錳0～0.1wt％、硅0～0.1wt％、鉻0～0.5wt％，余量為鐵。

【技術特征摘要】
1.一種3D打印用模具鋼粉，其包括以下重量百分比的固體原料：鎳17～19wt％、鈷11～12.75wt％、鉬4～5wt％、鋁0.1～0.2wt％、碳0～0.03wt％、硫0～0.01wt％、磷0～0.01wt％、銅0～0.5wt％、錳0～0.1wt％、硅0～0.1wt％、鉻0～0.5wt％，余量為鐵。2.根據權利要求1所述的3D打印用模具鋼粉，其特征在于：所述鎳是純度為99.99％的純鎳，所述鈷采用電解鈷片。3.一種如權利要求2所述的3D打印用模具鋼粉的制造方法，其步驟如下：(1)稱取鎳、鈷、鉬、鋁、碳、硫、磷、銅、錳、硅、鉻和鐵粉末，混合均勻，然后置于1580-1700℃的溫度下融化成金屬溶液；(2)將金屬溶液以10-15g/s的流量經孔徑為7mm-9mm的漏包漏入霧...

【專利技術屬性】
技術研發人員：康凱，孫驍，
申請(專利權)人：無錫辛德華瑞粉末新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32