一种钴铬钼钨合金粉末及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种钴铬钼钨合金粉末及其制备方法与应用，属于金属增材制造领域。制备方法包括：熔炼钴铬钼钨原料，雾化，筛分，保留粒径为15‑53μm的粉末颗粒，得钴铬钼钨合金粉末。钴铬钼钨原料包括如下重量百分比的各组分：58‑70wt％的Co；23‑27wt％的Cr；4‑6wt％的Mo；4‑6wt％的W；＜1.5wt％的Si；余量为杂质。上述制备方法较为简单，既能降低杂质含量以及卫星球，提高粉末的流动性，还能提高粉末的收得率，利于工业化批量应用。所得的粉末粒径细小、粒度分布窄、球形度高、流动性好以及松装密度高。将其用于选区激光熔化增材制造，有利于得到性能优良的钴铬钼钨合金制品。

Cobalt chromium molybdenum tungsten alloy powder and its preparation method and Application

The invention relates to a cobalt-chromium-molybdenum-tungsten alloy powder, a preparation method and application thereof, belonging to the field of metal augmentation manufacturing. The preparation method includes smelting cobalt, chromium, molybdenum and tungsten raw materials, atomizing and sieving, and retaining the powder particles with a diameter of 15-53 micron to obtain cobalt, chromium, molybdenum and tungsten alloy powder. Cobalt-chromium-molybdenum-tungsten raw materials consist of the following weight percentages: 58 70wt% CO; 23 27wt% Cr; 4 6wt% Mo; 4 6wt% W; < 1.5wt% Si; the remainder is impurity. The preparation method is simple, which can not only reduce the impurity content and the satellite ball, improve the fluidity of the powder, but also improve the yield of the powder, which is conducive to industrial batch application. The powder has fine particle size, narrow particle size distribution, high sphericity, good fluidity and high density. It can be used in selective laser melting augmentation to produce cobalt-chromium-molybdenum-tungsten alloy with good properties.

【技术实现步骤摘要】
一种钴铬钼钨合金粉末及其制备方法与应用
本专利技术涉及金属增材制造领域，且特别涉及一种钴铬钼钨合金粉末及其制备方法与应用。
技术介绍
金属增材制造技术是以金属粉末/丝材为原料，以高能束(激光/电子束/电弧/等离子束等)作为能量源，以计算机三维CAD数据模型为基础，运用离散－堆积的原理，在软件与数控系统的控制下将材料熔化逐层堆积，来制造高性能金属构件的新型制造技术。与传统的金属零件加工技术相比，金属增材制造技术具有诸多优点，如零件近净成形，后加工余量小，材料利用率高；无模具快速自由成型，可制造复杂零件，制造周期短等。选区激光熔化技术(SelectiveLaserMelting，SLM)是金属增材制造的一种重要方法，由粉床选区激光烧结技术(SelectiveLaserSintering，SLS)发展而来，其基本原理是以金属粉末为加工原料，采用高能密度激光束将铺洒在金属基板上的粉末逐层熔覆堆积，从而形成金属零件的制造技术。SLM凭借其制造的产品具有较高的成形精度、良好的表面质量，已经成为当前金属增材制造领域研究的热点方向。钴铬钼钨合金凭借其优异的耐腐蚀性能、良好的生物相容性及机械性能等优良特性，被广泛用于外科植入体、心血管支架以及牙科修复等生物医疗领域。随着医学上对钴铬钼钨合金个性化产品的需求日益增多，传统的制造方式已无法满足医疗上对个性化产品快速低成本的要求。近年来选区激光熔化技术的不断发展，为快速低成本制备钴铬钼钨合金个性化产品提供了很好的解决方案。目前钴铬钼钨合金粉末的制备方法主要有气雾化和等离子旋转电极法两种。现有气雾化法存在杂质含量高、粉末颗粒有粘连、卫星球多、流动性差等缺陷，严重影响了金属粉末的选区激光熔化成形及最终产品性能；而等离子旋转雾化法的生产成本较高，细粒度粉末收得率低，也不利于工业化批量应用。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种钴铬钼钨合金粉末的制备方法，该方法较为简单，既能降低杂质含量以及卫星球，提高粉末的流动性，还能提高粉末的收得率，利于工业化批量应用。本专利技术的目的之二在于提供一种由上述制备方法制备而得的钴铬钼钨合金粉末，该钴铬钼钨合金粉末粒径细小、粒度分布窄、球形度高、流动性好以及松装密度高。本专利技术的目的之三在于提供一种上述钴铬钼钨合金粉末的应用，例如可将其用于选区激光熔化增材制造，有利于得到性能优良的钴铬钼钨合金制品。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：本专利技术提出一种钴铬钼钨合金粉末的制备方法，包括以下步骤：熔炼钴铬钼钨原料，雾化，筛分，保留粒径为15-53μm的粉末颗粒，得钴铬钼钨合金粉末。钴铬钼钨原料包括如下重量百分比的各组分：58-70wt％的Co；23-27wt％的Cr；4-6wt％的Mo；4-6wt％的W；＜1.5wt％的Si；余量为杂质。本专利技术还提出一种钴铬钼钨合金粉末，其由上述制备方法制备而得。本专利技术还提出一种上述钴铬钼钨合金粉末的应用，例如可将其用于选区激光熔化增材制造。本专利技术较佳实施例提供的钴铬钼钨合金粉末及其制备方法与应用的有益效果包括：本专利技术较佳实施例提供的钴铬钼钨合金粉末的制备方法较为简单，既能降低杂质含量以及卫星球，提高粉末的流动性，还能提高粉末的收得率，利于工业化批量应用。制备而得的钴铬钼钨合金粉末粒径细小、粒度分布窄、球形度高、流动性好以及松装密度高。将其用于选区激光熔化增材制造，有利于得到性能优良的钴铬钼钨合金制品。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的钴铬钼钨合金粉末及其制备方法与应用进行具体说明。本专利技术实施例提供的钴铬钼钨合金粉末的制备方法包括以下步骤：熔炼钴铬钼钨原料，雾化，筛分，保留粒径为15-53μm的粉末颗粒，得钴铬钼钨合金粉末。钴铬钼钨原料包括如下重量百分比的各组分：58-70wt％的Co；23-27wt％的Cr；4-6wt％的Mo；4-6wt％的W；＜1.5wt％的Si；余量为杂质。可参考的，上述钴铬钼钨原料可包括如下重量百分比的各组分：59-69wt％的Co；24-25wt％的Cr；4.5-5.5wt％的Mo；4.5-5.5wt％的W；＜1.5wt％的Si；余量为杂质。上述配比下的钴铬钼钨合金具有较佳的耐磨性、耐腐蚀性以及耐高温氧化的性能。并且，上述配方有利于降低颗粒较大的MC碳化物的量，得到细小弥散的碳化物，对合金起到强化作用，提高粉末的流动性及收得率。可参考地，本专利技术实施例中的熔炼例如可以包括以下步骤：对真空中频感应炉中的熔炼室以及雾化室抽真空，对电阻中间漏包以及熔炼炉通电加热，炼制真空中频感应炉内的钴铬钼钨原料。具体地，将钴铬钼钨原料置入真空中频感应炉，然后对熔炼室和雾化室抽真空，对电阻中间漏包以及熔炼炉同时通电加热。较佳地，中间漏包的温度例如可以为1100-1200℃。炼制的温度例如可以为1600-1700℃。进一步的，雾化例如可以包括以下步骤：于真空中频感应炉中通入第一惰性气体，开启雾化进气阀和中间漏包漏料阀；于中间漏包中加入熔炼所得的熔融金属液，然后经中间漏包的底部的漏眼流入雾化区域，制得粉末颗粒。具体地，先关闭主真空系统，再通入第一惰性气体。开启雾化进气阀和中间漏包漏料阀后，开启抽风机，并将熔融金属液倾倒入中间漏包中，并进入雾化区域。此时，熔融金属液在惰性气体的冲击作用下，破碎成微细液滴，下落过程中冷却收缩成球形的粉末颗粒，最终达到集粉罐内。可选地，第一惰性气体包括氩气、氮气或氦气。中间漏包的漏眼的孔径为3-8mm。雾化的压力可以为1-6MPa。上述漏眼的孔径有利于使流入雾化区域的熔融金属液具有较佳的流束尺寸，以在上述雾化压力的作用下得到粒径较佳地粉末颗粒，从而利于提高粉末颗粒的流动性。进一步地，得到上述粉末颗粒后，还包括对该粉末颗粒进行粗筛，可选的，粗筛可用振动筛进行，其筛网的目数例如可以为60-100目。粗筛后进行球磨处理，球磨处理例如可于球磨机中进行，值得说明的是，本专利技术实施例中在球磨处理过程中持续通入第二惰性气体。球磨过程中，粉末颗粒与磨球的质量比为(3：1)-(1：5)，例如3:1、2:1、1:1、1:2、1:3、1:4以及1:5。球磨时间例如可以为5-20h。可选地，第二惰性气体也可包括氩气、氮气或氦气，第二惰性气体的气流量为5-50L/min。第二惰性气体主要对粉末起到保护作用。通过对粉末颗粒进行粗筛以及球磨处理，有效解决了粉末卫星球的问题，提高了粉末颗粒的球形度和流动性。进一步的，筛分可包括如下步骤：采用气流分级方法，先去除粒径≤15μm的粉末颗粒，然后再对粒径＞15μm的粉末进行筛选，去除粒径≥53μm的粉末颗粒，以得到粒径为15-53μm的钴铬钼钨合金粉末。上述筛分采用先分级后筛选的方法，有效提高了粉末的筛分效率，使其具有较好的筛分效果。所得的钴铬钼钨合金粉末球形度≥95％，氧含量≤300ppm，空心粉和卫星球少，粉末流动性好(≤15S/50g)，松装密度高(≥4.5g/cm3)，细粉收得率高(粒径≤53μm的收得率高于50％)。此外，本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钴铬钼钨合金粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：熔炼钴铬钼钨原料，雾化，筛分，保留粒径为15‑53μm的粉末颗粒，得钴铬钼钨合金粉末；所述钴铬钼钨原料包括如下重量百分比的各组分：58‑70wt％的Co；23‑27wt％的Cr；4‑6wt％的Mo；4‑6wt％的W；＜1.5wt％的Si；余量为杂质。

【技术特征摘要】
1.一种钴铬钼钨合金粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：熔炼钴铬钼钨原料，雾化，筛分，保留粒径为15-53μm的粉末颗粒，得钴铬钼钨合金粉末；所述钴铬钼钨原料包括如下重量百分比的各组分：58-70wt％的Co；23-27wt％的Cr；4-6wt％的Mo；4-6wt％的W；＜1.5wt％的Si；余量为杂质。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，熔炼包括以下步骤：对真空中频感应炉中的熔炼室以及雾化室抽真空，对电阻中间漏包以及熔炼炉通电加热，炼制所述真空中频感应炉内的所述钴铬钼钨原料。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，炼制温度为1600-1700℃，中间漏包的温度为1100-1200℃。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，雾化包括以下步骤：于所述真空中频感应炉中通入第一惰性气体，开启雾化进气阀和中间漏包漏料阀；于所述中间漏包中加入熔炼所得的熔融金属液，然后经所述中间漏包的底部的漏眼...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾克里，罗浩，翁廷，宗伟，宋信强，朱杰，李志，周晚珠，李响，宋仁金，潘超梅，
申请(专利权)人：广东省材料与加工研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44