一种陶瓷金属粉体及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种陶瓷金属粉体及其制备方法与应用，属于3D打印技术领域。该制备方法包括以下步骤：混合纳米陶瓷粉体悬浮液与金属粉末悬浮液以使纳米陶瓷粉体均匀粘附于金属粉末的表面。通过将纳米陶瓷粉体和金属粉末设置成悬浮液形式再混合，能有效使纳米相均匀粘附于金属粉体表面，在不改变金属粉体形貌、粒度和流动性的特性的同时，实现在选区激光熔融成形过程中纳米相均匀分布、减少裂纹、应力集中以及无偏析等。并且，该方法能够解决目前开发适用于SLM技术的新材料周期长、成本高的缺点。由此方法制得的陶瓷金属粉体流动性好、球形度高，尤其适用于选区激光熔融技术。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷金属粉体及其制备方法与应用
本专利技术涉及3D打印
，具体而言，涉及一种陶瓷金属粉体及其制备方法与应用。
技术介绍
陶瓷/金属复合材料具有金属材料优良的延展性、导电性和导热性，同时还具备陶瓷材料的高硬度和耐磨性，其制品广泛应用于航空航天、能源、汽车和机电等各个领域，并带来了巨大的经济效益。随着工业技术大发展进步，对复合材料结构与性能的要求越来越苛刻，传统的成形技术已无法满足。选区激光熔融技术(SLM)是目前应用最广泛的金属3D打印技术，具有尺寸精度高、表面质量好、成形件性能优异等特点，目前受到了国内外广泛关注与研究。但是由于适用于SLM技术的陶瓷/金属复合粉体流动性、球形度要求高，制造成本高，限制了SLM增材制造技术及其陶瓷/金属制品的应用，尤其是焊接性能较差的金属合金，SLM成形过程中通常为了避免热裂纹的差生需要添加一些可焊接性的金属及其合金，而开发适用于SLM技术的新型金属合金周期长，成本高，进一步限制了SLM增材制造技术的应用。因此为了适应现代化工业制造及高端应用的发展，研发一种适用于SLM技术的陶瓷/金属粉体及其制备方法具有重要意义。适用于SLM技术的陶瓷/金属粉体的传统制备方法有气雾化方法、喷雾造粒法等。气雾化制粉技术是利用高速气流作用于熔融液流，是气体动能转化为熔体表面能，进而形成细小的液滴并凝固成粉末颗粒。该技术制备的粉体流动性好、球形度高、氧含量低，但是成本高，不适合用于新产品开发。喷雾造粒法是将液体物料向逆流或并流的气流中喷雾，在液滴与气间进行热量与物质传递而制得球状粒子的方法。制得的粉料通常为球形、流动性好、含水率少，但在某些情况下，制得的颗粒会产生方形、环形、空心球等。鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种陶瓷金属粉体及其制备方法与应用，以解决以上技术问题。本申请是这样实现的：第一方面，本申请提供一种陶瓷金属粉体的制备方法，包括以下步骤：混合纳米陶瓷粉体悬浮液与金属粉末悬浮液以使纳米陶瓷粉体均匀粘附于金属粉末的表面。在可选的实施方式中，纳米陶瓷粉体悬浮液的制备包括：将纳米陶瓷粉与第一有机溶剂混合。在可选的实施方式中，纳米陶瓷粉体的原料包括氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷中的至少一种。在可选的实施方式中，非氧化物陶瓷包括TiB2、TiC、SiC、Si3N4、AlN和碳纳米管中的至少一种。在可选的实施方式中，氧化物陶瓷包括氧化铝、氧化锆、Y2O3以及La2O3中的至少一种。在可选的实施方式中，纳米陶瓷粉体的粒径大于0且不超过100nm。在可选的实施方式中，纳米陶瓷粉与第一有机溶剂的体积比为1-25：100。在可选的实施方式中，第一有机溶剂为乙醇或乙醇水溶液。在可选的实施方式中，第一有机溶剂的乙醇水溶液中乙醇的浓度大于0vt％且不超过50vt％。在可选的实施方式中，对混合的纳米陶瓷粉和第一有机溶剂进行超声分散。在可选的实施方式中，超声分散时间为15-30min。在可选的实施方式中，超声分散方式为间隔式超声；优选地，每超声4.5-5.5min，停止2.5-3.5min，更优地，每超声5min，停止3min。在可选的实施方式中，金属粉末悬浮液的制备包括：将金属合金粉末与第二有机溶剂混合。在可选的实施方式中，金属合金粉末的材料包括铝基合金材料、铁基合金材料和镍基合金材料中的至少一种。在可选的实施方式中，金属合金粉末的粒径为5-100μm。在可选的实施方式中，金属合金粉末与第二有机溶剂的体积比为20-60:100。在可选的实施方式中，第二有机溶剂为乙醇或乙醇水溶液。在可选的实施方式中，第二有机溶剂的乙醇水溶液中乙醇的浓度大于0vt％且不超过50vt％。在可选的实施方式中，金属粉末悬浮液的制备还包括：在金属合金粉末与第二有机溶剂混合后，对金属合金粉末进行表面改性。在可选的实施方式中，于金属合金粉末与第二有机溶剂的混合液中加入表面改性剂。在可选的实施方式中，以金属合金粉末与第二有机溶剂的混合液的质量计，表面改性剂的添加量大于0％且不超过5wt％。在可选的实施方式中，表面改性剂包括十二烷基磺酸钠、聚乙二醇和硅烷偶联剂中的至少一种。在可选的实施方式中，将金属粉末悬浮液加入至纳米陶瓷粉体悬浮液中混合。在可选的实施方式中，纳米陶瓷粉体悬浮液与金属粉末悬浮液于离心条件下混合。优选地，离心的转速为100-1000rpm，离心的时间为2-10min。在可选的实施方式中，还包括于纳米陶瓷粉体悬浮液与金属粉末悬浮液的混合过程中加入粘结剂。在可选的实施方式中，以陶瓷粉体悬浮液与金属粉末悬浮液的混合悬浮液的质量计，粘结剂的添加量大于0％且不超过5wt％。在可选的实施方式中，粘结剂包括聚乙烯醇及羧甲基纤维素钠中的至少一种。在可选的实施方式中，还包括对纳米陶瓷粉体悬浮液与金属粉末悬浮液的混合悬浮液进行浓缩，随后干燥。在可选的实施方式中，浓缩采用旋蒸方式进行。在可选的实施方式中，干燥后，还包括过筛。第二方面，本申请还提供一种陶瓷金属粉体，由如前述制备方法制备而得。在可选的实施方式中，陶瓷金属粉体的流动性为5-50s/50g，如10-25s/50g。第三方面，本申请还提供一种如前述的陶瓷金属粉体在选区激光熔融技术中的应用。本申请的有益效果包括：本申请通过将纳米陶瓷粉体和金属粉末设置成悬浮液形式再混合，能有效使纳米相均匀粘附于金属粉体表面，在不改变金属粉体形貌、粒度和流动性的特性的同时，实现在选区激光熔融成形过程中纳米相均匀分布、减少裂纹、应力集中以及无偏析等。并且，该方法能够解决目前开发适用于SLM技术的新材料周期长、成本高的缺点。由此方法制得的陶瓷金属粉体流动性好、球形度高，尤其适用于选区激光熔融技术。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为实施例1中镍625粉末原料的形貌图；图2为实施例1中镍625粉末原料的粒径分布图；图3为实施例1中制备得到的TiB2/Ni625复合粉体的形貌图；图4为实施例1中制备得到的TiB2/Ni625复合粉体的粒径分布图；图5为对比例中制备得到的TiB2/Ni625复合粉体的形貌图；图6为实施例1中未添加TiB2的Ni625合金经SLM打印后的微观结构SEM图；图7为实施例1中TiB2/Ni625复合粉体经SLM打印后的微观结构SEM图。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、完本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷金属粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：混合纳米陶瓷粉体悬浮液与金属粉末悬浮液以使所述纳米陶瓷粉体均匀粘附于所述金属粉末的表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷金属粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：混合纳米陶瓷粉体悬浮液与金属粉末悬浮液以使所述纳米陶瓷粉体均匀粘附于所述金属粉末的表面。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米陶瓷粉体悬浮液的制备包括：将纳米陶瓷粉与第一有机溶剂混合；
优选地，所述纳米陶瓷粉体的原料包括氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷中的至少一种；
优选地，所述非氧化物陶瓷包括TiB2、TiC、SiC、Si3N4、AlN和碳纳米管中的至少一种；
优选地，所述氧化物陶瓷包括氧化铝、氧化锆、Y2O3以及La2O3中的至少一种；
优选地，所述纳米陶瓷粉体的粒径大于0且不超过100nm；
优选地，所述纳米陶瓷粉与所述第一有机溶剂的体积比为1-25：100；
优选地，所述第一有机溶剂为乙醇或乙醇水溶液；
优选地，所述乙醇水溶液中乙醇的浓度大于0vt％且不超过50vt％。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，对混合的所述纳米陶瓷粉和所述第一有机溶剂进行超声分散；
优选地，超声分散时间为15-30min；
优选地，超声分散方式为间隔式超声；更优地，每超声4.5-5.5min，停止2.5-3.5min。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属粉末悬浮液的制备包括：将金属合金粉末与第二有机溶剂混合；
优选地，所述金属合金粉末的材料包括铝基合金材料、铁基合金材料和镍基合金材料中的至少一种；
优选地，所述金属合金粉末的粒径为5-100μm；
优选地，所述金属合金粉末与所述第二有机溶剂的体积比为20-60:100；
优选地，所述第二有机溶剂为乙醇或乙醇水溶液；
优选地，所述乙醇水溶液中乙醇的浓度大于0vt％且不超过50vt％。

【专利技术属性】
技术研发人员：李艳辉，张欣悦，卢冰文，王岳亮，董东东，马文有，李福海，陈兴驰，
申请(专利权)人：广东省新材料研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44