【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于金屬基復合材料及增材制造，涉及一種高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末及其制備方法。
技術介紹
1、銅因其出色的導電性、導熱性和抗腐蝕性，在許多行業中扮演著關鍵角色，尤其是電氣、電子、航空航天、汽車制造和醫療領域。銅粉3d打印市場近年來呈現出顯著增長，逐漸成為增材制造(am)領域的重要分支。3d打印技術不僅能夠制造出復雜的幾何結構，還能實現定制化生產，極大地拓展了其市場空間。銅粉3d打印尤其適合小批量、復雜形狀或難以通過傳統方法制造的高性能零部件的生產。
2、銅粉3d打印技術的發展與粉末床熔融(pbf)和定向能量沉積(ded)等增材制造技術密切相關。pbf技術通過激光或電子束選擇性熔化金屬粉末，逐層堆積形成零件，其優勢在于能夠制造出復雜的幾何形狀，適用于中小型及高精度零部件應用。ded則通過用電弧或激光直接熔化沉積金屬材料，適用于制造大型結構件。這些技術的逐步成熟使銅粉3d打印具備了較高的精度和較好的力學性能。從市場應用的角度來看，銅粉3d打印展現了廣泛的應用潛力。在電子工業中，銅粉3d打印已被用于制造電感線圈、散熱器、天線和高頻連接器等零部件。傳統制造方法難以生產復雜的幾何結構，而3d打印通過精準控制材料的沉積，可以滿足微型化和復雜設計的需求，提升了電子元件的功能性和設計靈活性。此外，銅粉3d打印在航空航天和汽車制造領域同樣展現了巨大的發展潛力。高效的熱交換器、渦輪機葉片、燃油噴嘴等輕量化和高性能零部件可以通過銅粉3d打印技術來生產，既降低了制造成本，又提高了零件的性能。
3、但是，當前銅粉3
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末及其制備方法，可利用低球形度的原始銅粉和增強相陶瓷顆粒制備具有高球形度的銅基復合粉末，并大幅提升復合粉末的粉末流動性，以解決
技術介紹
提出的問題。
2、為達到上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末，該高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末的原料質量分數配比為：增材制造用銅粉占比97-99.5％，增強相陶瓷顆粒占比0.5-3％。
4、進一步地，所述增材制造用銅粉包括純cu、cuzn10、cucrzr、cuzn30、cuzn36、cuzn37、cusn4、cusn6以及cusn8中的一種或者多種組合。
5、進一步地，所述增強相陶瓷顆粒包括碳化物和硼化物中的一種或者多種組合
6、進一步地，所述增材制造用銅粉的平均粒徑為15-55μm，所述增強相陶瓷顆粒平均粒徑為20-800nm，且所述增材制造用銅粉均為近球形或不規則形狀，所述增強相陶瓷顆粒為不規則形狀。
7、一種高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末的制備方法，用于制備所述的高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末，具體包括以下步驟：
8、步驟1.粉末預混合：將增材制造用銅粉和增強相陶瓷顆粒通過v型混料器進行預混合，得到均勻粉末；
9、步驟2.粉末多級混合：將均勻粉末轉移至聲共振設備，并通過聲共振設備進行多級混合處理，得到混合均勻粉末；
10、步驟3.等離子球化：將混合均勻粉末裝入等離子體球化制粉設備中進行處理，得到高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末。
11、進一步地，在步驟1中，所述v型混料器的混合轉速為50rpm-400rpm，混合時間為0.5-8h，以對增強相陶瓷顆粒和增材制造用銅粉進行均勻化混合預處理。
12、進一步地，在步驟2中，所述多級混合處理包括依次進行的一級混合處理和二級混合處理。
13、進一步地，所述一級混合處理的頻率為80～90hz，加速度為40-100g，混合時間為1～10min，并中斷聲共振設備的水冷供應；這樣做的目的是打破細小粉末的團聚，并提升復合粉末的混合均勻性；與常見聲共振技術將頻率保持在60hz振動頻率不同，將振動頻率為設置為80～90hz頻率的目的是，高頻率狀態下聲共振設備所產生的內部溫度將持續升高，在不加水冷的條件下混料容器內部壓力將因溫度上升而持續升高，進而促使復合粉末運動狀態更快達到維持最佳混合加速度時的狀態，從而有效減少納米顆粒團聚的概率。
14、所述二級混合處理的頻率為60hz，加速度為40-100g，混合時間為5min-60min，并重新開啟聲共振設備的水冷供應；目的是使復合粉末長時間在較佳的振動頻率下進行混合，從而讓陶瓷顆粒在銅粉表面達到均勻包覆的狀態。
15、進一步地，所述等離子體球化制粉設備為直流電弧等離子體球化制粉設備。
16、進一步地，所述直流電弧等離子體球化制粉設備的工藝參數為：功率為10-80kw、送粉速度為0.1～2.0kg/h，氣體消耗量為100～1000l/h。
17、本專利技術的有益效果在于：
18、本專利技術解決了陶瓷顆粒增強銅基復合粉末混粉處理后陶瓷顆粒的脫落問題，從而避免了打印過程中因陶瓷顆粒脫落后團聚而引起局部應力集中，進而導致零件發生開裂的問題，并且本專利技術制備得到的陶瓷顆粒增強銅基復合粉末具有接近市面上成熟工藝下制得的高球形度銅粉的球形度和流動性，且該高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末在霍爾流速測試中所得出的流動性大小均接近高球形度銅粉的流動性，并顯著高于傳統高能球磨法制備的銅基復合粉末。
19、其次，本專利技術中所使用的銅粉原料(增材制造用銅粉)為低球形度銅粉(近球形或不規則形狀)，對銅粉的生產工藝控制要求較低，通常可采用水霧化制得，可以有效降低成本。
20、本專利技術的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本專利技術的實踐中得到教導。本專利技術的目標和其他優點可以通過下面的說明書來實現和獲得。
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1.一種高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末，其特征在于：該高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末的原料質量分數配比為：增材制造用銅粉占比97-99.5％，增強相陶瓷顆粒占比0.5-3％。
2.根據權利要求1所述的高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末，其特征在于：所述增材制造用銅粉包括純Cu、CuZn10、CuCrZr、CuZn30、CuZn36、CuZn37、CuSn4、CuSn6以及CuSn8中的一種或者多種組合。
3.根據權利要求1所述的高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末，其特征在于：所述增強相陶瓷顆粒包括碳化物和硼化物中的一種或者多種組合。
4.根據權利要求1所述的高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末，其特征在于：所述增材制造用銅粉的平均粒徑為15-55μm，所述增強相陶瓷顆粒平均粒徑為20-800nm，且所述增材制造用銅粉均為近球形或不規則形狀，所述增強相陶瓷顆粒為不規則形狀。
5.一種高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末的制備方法，其特征在于，用于制備權利1～4任一項中所述的高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末，具體包括以下步驟：
6.
7.根據權利要求5所述的高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末的制備方法，其特征在于：在步驟2中，所述多級混合處理包括依次進行的一級混合處理和二級混合處理。
8.根據權利要求7所述的高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末的制備方法，其特征在于：所述一級混合處理的頻率為80～90Hz，加速度為40-100g，混合時間為1～10min，并中斷聲共振設備的水冷供應；
9.根據權利要求5所述的高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末的制備方法，其特征在于：所述等離子體球化制粉設備為直流電弧等離子體球化制粉設備。
10.根據權利要求9所述的高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末的制備方法，其特征在于：所述直流電弧等離子體球化制粉設備的工藝參數為：功率為10-80kW、送粉速度為0.1～2.0kg/h，氣體消耗量為100～1000L/h。
...【技術特征摘要】
1.一種高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末，其特征在于：該高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末的原料質量分數配比為：增材制造用銅粉占比97-99.5％，增強相陶瓷顆粒占比0.5-3％。
2.根據權利要求1所述的高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末，其特征在于：所述增材制造用銅粉包括純cu、cuzn10、cucrzr、cuzn30、cuzn36、cuzn37、cusn4、cusn6以及cusn8中的一種或者多種組合。
3.根據權利要求1所述的高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末，其特征在于：所述增強相陶瓷顆粒包括碳化物和硼化物中的一種或者多種組合。
4.根據權利要求1所述的高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末，其特征在于：所述增材制造用銅粉的平均粒徑為15-55μm，所述增強相陶瓷顆粒平均粒徑為20-800nm，且所述增材制造用銅粉均為近球形或不規則形狀，所述增強相陶瓷顆粒為不規則形狀。
5.一種高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末的制備方法，其特征在于，用于制備權利1～4任一項中所述的高流動性陶瓷顆粒增強銅基復合粉末，具...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉立夫，朱科，萬祥睿，陳靜霓，張芝民，
申請(專利權)人：中冶賽迪技術研究中心有限公司，
類型：發明
國別省市：
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