一种增材制造材料的生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种增材制造材料的生产工艺，其采用将铜粒置于加热炉一侧的容纳室内，从加热炉另一侧的供热室通过隔板和底板分别向容纳室侧壁和底部加热，使铜粒熔解；将镍粒和锡粒置于容纳室上侧的放置室内预热；铜粒熔解后，预热熔化的镍粒和锡粒滴落至容纳室与铜粒一起进行熔炼、球磨、烧结和热处理，然后将热处理后的材料与液体混合配制成金属粉浆料、造粒，得到球状铜镍锡增材制造材料。本发明专利技术利用供热室对容纳室内的金属进行加热，使得热源与金属完全隔开，从而避免热源在供热过程中产生的烟尘等污染金属；同时本发明专利技术还利用余热对容纳室上侧的放置室内的金属进行预热，实现了预热的充分利用，可降低制备过程中的能耗。

A Production Process for Adding Material

The invention relates to a production process for adding material, in which copper particles are placed in a holding chamber on one side of the heating furnace and heated respectively from the heating chamber on the other side of the heating furnace to the side wall and bottom of the holding chamber through the baffle and the bottom plate, so that copper particles are melted; nickel particles and tin particles are preheated in the placing chamber on the upper side of the holding chamber; nickel particles and tin particles are pre-heated after the copper particles are melted, and the pre-melted nickel particles and tin particles drop to the room. The holding chamber is melted, milled, sintered and heat treated together with copper particles. Then the heat treated material is mixed with liquid to prepare metal powder slurry and granulation, and the spherical copper-nickel-tin additive material is obtained. The present invention uses the heating room to heat the metal in the holding room, so that the heat source is completely separated from the metal, so as to avoid the pollution of the metal such as smoke and dust produced by the heat source in the heating process. At the same time, the present invention also uses the waste heat to preheat the metal in the upper side of the holding room, realizes the full utilization of the preheating, and reduces the energy consumption in the preparation process.

【技术实现步骤摘要】
一种增材制造材料的生产工艺
本专利技术涉及增材制造材料的生产工业。
技术介绍
增材制造技术属于快速成型技术的一种。它是一种以数字模型文件为基础，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将粉末状金属或塑料等可粘合材料进行逐层堆积黏结叠加成型，最终制造出实体产品的技术。制约增材制造技术迅速发展的其中一大瓶颈是是金属合金材料。研发和生产性能更好和通用性更强的金属材料是关键，其需要粒径细、粒径均匀、高球形度、低氧含量的各类金属粉末。但目前制备增材制造材料的工艺过程对金属粉末的污染较为严重，且制备能耗高。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种可减少金属污染、较低能耗的增材制造材料的生产工艺。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种增材制造材料的生产工艺，其采用下列步骤：（1）将铜粒置于加热炉一侧的容纳室内，从加热炉另一侧的供热室通过隔板和底板分别向容纳室侧壁和底部加热，使铜粒熔解；（2）将镍粒和锡粒置于容纳室上侧的放置室内，容纳室内熔解铜粒时产生的余热对所述放置室预热；（3）铜粒熔解后，预热熔化的镍粒和锡粒滴落至容纳室与铜粒一起进行熔炼，待溶清后捞净浮渣，得到合金液，再球磨成合金粉；（4）对上述合金粉进行烧结和热处理，然后将热处理后的材料与液体混合，并加入有机粘合剂搅拌均匀，配制成金属粉浆料；（5）再将浆料通过喷雾造粒机进行造粒，得到球状铜镍锡增材制造材料。作为优选，所述锡粒、铜粒和镍粒中镍的含量为10wt%，锡的含量为1—2wt%，余量为铜。作为优选，所述放置室室壁内成型有空腔，所述容纳室内的热气从该空腔流出。作为优选，所述放置室底部设有与所述容纳室相通的网孔。作为优选，所述容纳室底部设有空室，所述供热室内的热源放置在放置板上，放置板上设有数个通孔，热源产生的一部分热量从该数个通孔进入所述空室对容纳底部加热。作为优选，所述有机粘合剂采用金属造粒剂，其加入量为合金粉质量的2—4%。作为优选，所述喷雾造粒机采用离心喷雾造粒机，离心喷雾造粒机的转速为5000—8000转/分，压力喷雾造粒机的压力为15—25kg/cm2。作为优选，烧结时，先以280—320℃的温度烧结20—30s，然后以500—600℃温度烧结40—60s，再以650—700℃温度烧结20—30s。作为优选，热处理依次采用固溶、冷压变形和时效处理，其中固溶处理的温度为650—700℃，时间为10—12min；冷压变形处理的冷压变形量为30—35%；时效处理的温度为300—350℃，时间为2—3h。从以上技术方案可知，本专利技术利用供热室对容纳室内的金属进行加热，使得热源与金属完全隔开，从而避免热源在供热过程中产生的烟尘等污染金属；同时本专利技术还利用余热对容纳室上侧的放置室内的金属进行预热，实现了预热的充分利用，可降低制备过程中的能耗。具体实施方式下面详细介绍本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。一种增材制造材料的生产工艺，其采用下列步骤：首先，将铜粒置于加热炉一侧的容纳室内，从加热炉另一侧的供热室通过隔板和底板分别向容纳室侧壁和底部加热，使铜粒熔解，一方面保证铜粒与供热室的热源隔开，避免污染金属，提高制备材料的质量；另一方面保证加热更加均匀。与此同时，可将镍粒和锡粒置于容纳室上侧的放置室内，容纳室内熔解铜粒时产生的余热对所述放置室预热，从而降低能耗。铜粒熔解后，预热熔化的镍粒和锡粒滴落至容纳室与铜粒一起进行熔炼，不仅工艺简单，而且效率高，可实现批量化生产。本专利技术的加热炉由隔板分隔成所述供热室和容纳室，供热室内的放置板上设有热源，如燃气、煤、电等，隔板可将热源产生的烟尘等与容纳室内的金属完全隔离，避免污染金属，从而提高制备产品的质量。在实施过程中，所述放置室室壁内成型有空腔，所述容纳室内的热气从该空腔流出，一方面可对放置室均匀加热，另一方面可方便收集空腔内的烟气，减少环境污染。所述放置室底部设有与所述容纳室相通的网孔，容纳室内的余热可对镍粒和锡粒进行预热，随着容纳室内的温度升高，镍粒和锡粒逐渐熔化，然后可从网孔滴落至容纳室内铜粒一起熔炼，从而可实现连续性自动生产，节省人工成本。在实施过程中，所述容纳室底部设有空室，所述供热室内的热源放置在放置板上，放置板上设有数个通孔，热源产生的一部分热量从该数个通孔进入所述空室对容纳底部加热，而通过隔板可对容纳室侧壁加热；由此通过供热室实现了对容纳室的底部和侧壁同时加热，保证金属颗粒受热均匀，提高熔解、熔炼效率。本专利技术以镍、铜、锡粒为原料，并按镍的含量为10wt%、锡的含量为1—2wt%、余量为铜进行配料，可保证合金材料的硬度和功能；合金材料熔炼冷却后进行球磨，得到合金粉；球磨时间为18—22h，球料比为4.5：1，然后进行烧结，烧结分三阶段进行，先以280—320℃的温度烧结20—30s，然后以500—600℃温度烧结40—60s，再以650—700℃温度烧结20—30s；第一阶段属于烧结准备阶段，为进一步地烧结净化环境；第二阶段随着温度的升高，合金物质颗粒之间开始形成烧结颈，并相互结合，颗粒表面氧化物发生还原反应，从而继续参与烧结，颗粒间的结合封闭了相互之间的空隙；第三个阶段的烧结温度更高，颗粒间的烧结颈进一步长大，更多的颗粒得到合并，烧结体得到进一步收缩、球化，从而提高制备材料的强度和硬度。对上述粉末冶金材料进行热处理；热处理依次采用固溶、冷压变形和时效处理；固溶处理的温度为650—700℃，时间为10—12min，这样可控制镍、铝在铜基体中的固溶度及晶粒大小；固溶温度过高，会导致晶粒粗大，降低合金强度；固溶温度过低，晶粒虽较小，但会导致后续时效处理难以发挥强化合金的作用；冷压变形处理的冷压变形量为30—35%；时效处理前对合金进行冷加工变形，可使合金呈现形变强化和时效强化的双重效果；时效处理的温度为300—350℃，时间为2—3h；时效处理可析出第二相，产生弥散强化。接着，将热处理后的合金粉与液体混合，并加入金属造粒剂搅拌均匀，配制成金属粉浆料；液体采用蒸馏水或去离子水，且合金粉与液体的质量比为（2.5—3）：1，所述有机粘合剂采用金属造粒剂，其加入量为合金粉质量的2—4%；再将浆料采用离心喷雾造粒机进行造粒，离心喷雾造粒机的转速为5000—8000转/分，压力喷雾造粒机的压力为15—25kg/cm2。通过本专利技术的工艺制备的增材制造材料的平均粒径分布范围可达50-60nm，硬度可达50HRC以上；且在整个制备过程中，可节约能耗10-15%，实现了节能环保的目的。上述实施方式仅供说明本专利技术之用，而并非是对本专利技术的限制，有关
的普通技术人员，在不脱离本专利技术精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本专利技术的范畴。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增材制造材料的生产工艺，其采用下列步骤：（1）将铜粒置于加热炉一侧的容纳室内，从加热炉另一侧的供热室通过隔板和底板分别向容纳室侧壁和底部加热，使铜粒熔解；（2）将镍粒和锡粒置于容纳室上侧的放置室内，容纳室内熔解铜粒时产生的余热对所述放置室预热；（3）铜粒熔解后，预热熔化的镍粒和锡粒滴落至容纳室与铜粒一起进行熔炼，待溶清后捞净浮渣，得到合金液，再球磨成合金粉；（4）对上述合金粉进行烧结和热处理，然后将热处理后的材料与液体混合，并加入有机粘合剂搅拌均匀，配制成金属粉浆料；（5）再将浆料通过喷雾造粒机进行造粒，得到球状铜镍锡增材制造材料。

【技术特征摘要】
1.一种增材制造材料的生产工艺，其采用下列步骤：（1）将铜粒置于加热炉一侧的容纳室内，从加热炉另一侧的供热室通过隔板和底板分别向容纳室侧壁和底部加热，使铜粒熔解；（2）将镍粒和锡粒置于容纳室上侧的放置室内，容纳室内熔解铜粒时产生的余热对所述放置室预热；（3）铜粒熔解后，预热熔化的镍粒和锡粒滴落至容纳室与铜粒一起进行熔炼，待溶清后捞净浮渣，得到合金液，再球磨成合金粉；（4）对上述合金粉进行烧结和热处理，然后将热处理后的材料与液体混合，并加入有机粘合剂搅拌均匀，配制成金属粉浆料；（5）再将浆料通过喷雾造粒机进行造粒，得到球状铜镍锡增材制造材料。2.根据权利要求1所述增材制造材料的生产工艺，其特征在于：所述锡粒、铜粒和镍粒中镍的含量为10wt%，锡的含量为1—2wt%，余量为铜。3.如权利要求1所述增材制造材料的生产工艺，其特征在于：所述放置室室壁内成型有空腔，所述容纳室内的热气从该空腔流出。4.如权利要求1所述增材制造材料的生产工艺，其特征在于：所述放置室底部设有与所述容纳室相通的网孔。5.如权利要求1所述增...

【专利技术属性】
技术研发人员：李祥明，田源，李贤良，
申请(专利权)人：柳州增程材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45