权利要求
1.一种
钴基合金粉末，其特征在于，包括以下重量组：
铬：20-30%、钼：3-8%、钨：3-8%、
铝：0-2%、钛：0-2%、硼：0-0.5%、碳：0.1-0.4%、氮：0.05-0.2%、余量为钴。
2.根据权利要求1所述的钴基合金粉末，其特征在于，所述钴基合金粉末的粒径分布范围为15-53μm，松装密度处于4.0-5.0g/cm3之间。
3.根据权利要求1所述的钴基合金粉末，其特征在于，包括以下重量组：铬：22-28%、钼：4-6%、钨：4-6%、铝：0.5-1.5%、钛：0.5-1.5%、硼：0.1-0.3%、碳：0.2-0.3%、氮：0.1-0.15%、余量为钴。
4.根据权利要求1所述的钴基合金粉末，其特征在于，还包括
稀土元素：1-3%，所述稀土元素包括轻稀土元素或者重稀土元素，其中，轻稀土元素包括：镧、铈、镨、钕、钷中的一种或者多种组合。
5.根据权利要求4所述的钴基合金粉末，其特征在于，所述重稀土元素包括：钇、铒、镝中的一种或者多种组合。
6.一种钴基合金粉末的制备方法，用于制备如权利要求1-5任一项所述的钴基合金粉末，其特征在于，包括以下步骤：
S1、原料预处理：按重量比选取高纯度的各组分金属原料，纯度均不低于99.5%，采用化学清洗法，利用适当的酸液去除金属原料表面的氧化层与杂质，清洗后用去离子水反复冲洗，直至冲洗液呈中性，再通过真空烘干或低温氮气吹干，确保原料干燥洁净;
S2、真空熔炼：将预处理后的金属原料按照设计比例精确称量后，放入真空感应熔炼炉内;首先，加入占钴总量40-60%的钴作为底料，升温至1400-1500℃，待底料完全熔融后，依次加入铬、钼、钨，在1500-1600℃下搅拌熔炼30-60分钟，确保各元素充分溶解融合;随后，加入铝、钛、硼、碳等微量元素，继续熔炼20-40分钟;最后加入剩余的钴，升温至1650-1750°C，保持10-20分钟，使熔液达到高度均匀状态;
S3、高压气体雾化：熔炼完成后，采用高压惰性气体进行雾化，将熔液通过底部漏嘴或侧部喷嘴注入雾化室，同时从顶部或侧面多个方向以3-6MPa的压力喷入高压惰性气体，雾化室内部压力维持在0.3-0.7MPa，熔液在高速气流冲击下迅速破碎成微小液滴，液滴在下落过程中通过与雾化室内循环冷却气体接触实现快速冷却凝固，形成初始粉末;
S4、筛分与后处理：利用
振动筛分设备对初始粉末进行分级筛选，选取粒径在15-53μm范围内的粉末，筛选后的粉末放入真空热处理炉内进行低温退火处理，以消除粉末内应力，改善粉末的晶体结构，提高其综合性能。
7.根据权利要求6所述的钴基合金粉末及其制备方法，其特征在于，所述S1中酸液为盐酸、硫酸的混合溶液。
8.根据权利要求1所述的钴基合金粉末及其制备方法，其特征在于，所述S2中熔炼全程真空度维持在5×10-6P。
9.根据权利要求1所述的钴基合金粉末及其制备方法，其特征在于，所述S3中采用氮气或氩气作为雾化气体。
10.根据权利要求1所述的钴基合金粉末及其制备方法，其特征在于，所述S4中退火温度为300-400℃，时间为2-4小时。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及合金材料技术领域，尤其涉及一种钴基合金粉末及其制备方法。
背景技术
[0002]随着现代工业，如航空航天、汽车制造、医疗器械等领域的飞速发展，对于高性能合金材料的需求日益迫切。钴基合金因其优异的高温强度、耐腐蚀性、耐磨性以及良好的生物相容性等特性，在诸多关键部件制造中有着广泛应用前景。
[0003]传统的钴基合金材料存在合金强度不够高，而现有的一些钴基合金粉末制备方法，制得的钴基合金粉末在流动性、粒径及其分布控制上不尽人意，使得在后续如3D打印成型等先进制造工艺应用时，无法满足高精度、高性能产品的成型要求，导致废品率高，生产成本居高不下。
[0004]因此，有必要提供一种钴基合金粉末及其制备方法解决上述技术问题。
发明内容
[0005]本发明提供一种钴基合金粉末及其制备方法，解决了背景技术中的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供的钴基合金粉末包括以下重量组：
[0007]铬：20-30%、钼：3-8%、钨：3-8%、铝：0-2%、钛：0-2%、硼：0-0.5%、碳：0.1-0.4%、氮：0.05-0.2%、余量为钴。
[0008]优选的，所述钴基合金粉末的粒径分布范围为15-53μm，松装密度处于4.0-5.0g/cm3之间。
[0009]优选的，包括以下重量组：铬：22-28%、钼：4-6%、钨：4-6%、铝：0.5-1.5%、钛：0.5-1.5%、硼：0.1-0.3%、碳：0.2-0.3%、氮：0.1-0.15%、余量为钴。
[0010]优选的，还包括稀土元素：1-3%，所述稀土元素包括轻稀土元素或者重稀土元素，其中，轻稀土元素包括：镧、铈、镨、钕、钷中的一种或者多种组合。
[0011]优选的，所述重稀土元素包括：钇、铒、镝中的一种或者多种组合。
[0012]一种钴基合金粉末的制备方法，用于制备所述的钴基合金粉末，包括以下步骤：
[0013]S1、原料预处理：按重量比选取高纯度的各组分金属原料，纯度均不低于99.5%，采用化学清洗法，利用适当的酸液去除金属原料表面的氧化层与杂质，清洗后用去离子水反复冲洗，直至冲洗液呈中性，再通过真空烘干或低温氮气吹干，确保原料干燥洁净;
[0014]S2、真空熔炼：将预处理后的金属原料按照设计比例精确称量后，放入真空感应熔炼炉内;首先，加入占钴总量40-60%的钴作为底料，升温至1400-1500℃，待底料完全熔融后，依次加入铬、钼、钨，在1500-1600℃下搅拌熔炼30-60分钟，确保各元素充分溶解融合;随后，加入铝、钛、硼、碳等微量元素，继续熔炼20-40分钟;最后加入剩余的钴，升温至1650-1750°C，保持10-20分钟，使熔液达到高度均匀状态;
[0015]S3、高压气体雾化：熔炼完成后，采用高压惰性气体进行雾化，将熔液通过底部漏嘴或侧部喷嘴注入雾化室，同时从顶部或侧面多个方向以3-6MPa的压力喷入高压惰性气体，雾化室内部压力维持在0.3-0.7MPa，熔液在高速气流冲击下迅速破碎成微小液滴，液滴在下落过程中通过与雾化室内循环冷却气体接触实现快速冷却凝固，形成初始粉末;
[0016]S4、筛分与后处理：利用振动筛分设备对初始粉末进行分级筛选，选取粒径在15-53μm范围内的粉末，筛选后的粉末放入真空热处理炉内进行低温退火处理，以消除粉末内应力，改善粉末的晶体结构，提高其综合性能。
[0017]优选的，所述S1中酸液为盐酸、硫酸的混合溶液。
[0018]优选的，所述S2中熔炼全程真空度维持在5×10-6P。
[0019]优选的，所述S3中采用氮气或氩气作为雾化气体。
[0020]优选的，所述S4中退火温度为300-400℃，时间为2-4小时。
[0021]与相关技术相比较，本发明提供的钴基合金粉末及其制备方法具有如下有益效果：
[0022]本发明提供一种钴基合金粉末及其制备方法，本发明制备的钴基合金粉末硬度和耐磨性高，塑韧性好，钴基合金的表面能形成更加致密、稳定的氧化膜，这层氧化膜能够阻止氧气与合金基体的进一步接触，降低氧化速率，提高合金的抗氧化性能，其制备方法能够稳定地制备出满足不同应用场景需求的高性能钴基合金粉末，无论是在力学性能、高温性能还是耐腐蚀性等方面都展现出卓越的特性，具有广阔的市场应用前景。
附图说明
[0023]图1为本发明提供的钴基合金粉末及其制备方法的一种较佳实施例的结构示意图;
[0024]图2为本发明提供的钴基合金粉末及其制备方法的真空熔炼的具体步骤流程图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
[0026]请结合参阅图1、2，其中，图1为本发明提供的钴基合金粉末及其制备方法的一种较佳实施例的结构示意图;图2为本发明提供的钴基合金粉末及其制备方法的真空熔炼的具体步骤流程图。
[0027]实施例1、钴基合金粉末包括以下重量组：
[0028]铬：20%、钼：3%、钨：3%、铝：1%、钛：1%、硼：0.2%、碳：0.1%、氮：0.05%、余量为钴，所述钴基合金粉末的粒径分布范围为15-53μm，松装密度处于4.0-5.0g/cm3之间。
[0029]还包括稀土元素：1%，所述稀土元素包括轻稀土元素或者重稀土元素，其中，轻稀土元素包括：镧、铈、镨、钕、钷中的一种或者多种组合，所述重稀土元素包括：钇、铒、镝中的一种或者多种组合。
[0030]一种钴基合金粉末的制备方法，用于制备所述的钴基合金粉末，包括以下步骤：
[0031]S1、原料预处理：按重量比选取高纯度的各组分金属原料，纯度均不低于99.5%，采用化学清洗法，利用适当的酸液去除金属原料表面的氧化层与杂质，酸液为盐酸、硫酸的混合溶液，清洗后用去离子水反复冲洗，直至冲洗液呈中性，再通过真空烘干或低温氮气吹干，确保原料干燥洁净;
[0032]S2、真空熔炼：将预处理后的金属原料按照设计比例精确称量后，放入真空感应熔炼炉内;首先，加入占钴总量40-60%的钴作为底料，升温至1400-1500℃，待底料完全熔融后，依次加入铬、钼、钨，在1500-1600℃下搅拌熔炼30分钟，确保各元素充分溶解融合;随后，加入铝、钛、硼、碳等微量元素，继续熔炼20分钟;最后加入剩余的钴，升温至1650-1750℃，保持10分钟，使熔液达到高度均匀状态，熔炼全程真空度维持在5×10-6P;
[0033]S3、高压气体雾化：熔炼完成后，采用高压惰性气体进行雾化，将熔液通过底部漏嘴或侧部喷嘴注入雾化室，同时从顶部或侧面多个方向以3-6MPa的压力喷入高压惰性气体，优选为氮气或氩气，雾化室内部压力维持在0.3-0.7MPa，熔液在高速气流冲击下迅速破碎成微小液滴，液滴在下落过程中通过与雾化室内循环冷却气体接触实现快速冷却凝固，形成初始粉末;
[0034]S4、筛分与后处理：利用振动筛分设备对初始粉末进行分级筛选，选取粒径在15-53μm范围内的粉末，筛选后的粉末放入真空热处理炉内进行低温退火处理，退火温度为300-400℃，时间为2小时，以消除粉末内应力，改善粉末的晶体结构，提高其综合性能。
[0035]实施例2、钴基合金粉末包括以下重量组：
[0036]铬：25%、钼：5%、钨：5%、铝：1%、钛：1%、硼：0.3%、碳：0.2%、氮：0.1%、余量为钴，所述钴基合金粉末的粒径分布范围为15-53μm，松装密度处于4.0-5.0g/cm3之间。
[0037]还包括稀土元素：2%，所述稀土元素包括轻稀土元素或者重稀土元素，其中，轻稀土元素包括：镧、铈、镨、钕、钷中的一种或者多种组合，所述重稀土元素包括：钇、铒、镝中的一种或者多种组合。
[0038]一种钴基合金粉末的制备方法，用于制备所述的钴基合金粉末，包括以下步骤：
[0039]S1、原料预处理：按重量比选取高纯度的各组分金属原料，纯度均不低于99.5%，采用化学清洗法，利用适当的酸液去除金属原料表面的氧化层与杂质，酸液为盐酸、硫酸的混合溶液，清洗后用去离子水反复冲洗，直至冲洗液呈中性，再通过真空烘干或低温氮气吹干，确保原料干燥洁净;
[0040]S2、真空熔炼：将预处理后的金属原料按照设计比例精确称量后，放入真空感应熔炼炉内;首先，加入占钴总量40-60%的钴作为底料，升温至1400-1500℃，待底料完全熔融后，依次加入铬、钼、钨，在1500-1600℃下搅拌熔炼40分钟，确保各元素充分溶解融合;随后，加入铝、钛、硼、碳等微量元素，继续熔炼25分钟;最后加入剩余的钴，升温至1650-1750℃，保持13分钟，使熔液达到高度均匀状态，熔炼全程真空度维持在5×10-6P;
[0041]S3、高压气体雾化：熔炼完成后，采用高压惰性气体进行雾化，将熔液通过底部漏嘴或侧部喷嘴注入雾化室，同时从顶部或侧面多个方向以3-6MPa的压力喷入高压惰性气体，优选为氮气或氩气，雾化室内部压力维持在0.3-0.7MPa，熔液在高速气流冲击下迅速破碎成微小液滴，液滴在下落过程中通过与雾化室内循环冷却气体接触实现快速冷却凝固，形成初始粉末;
[0042]S4、筛分与后处理：利用振动筛分设备对初始粉末进行分级筛选，选取粒径在15-53μm范围内的粉末，筛选后的粉末放入真空热处理炉内进行低温退火处理，退火温度为300-400℃，时间为2.5小时，以消除粉末内应力，改善粉末的晶体结构，提高其综合性能。
[0043]实施例3、钴基合金粉末包括以下重量组：
[0044]铬：28%、钼：6%、钨：7%、铝：1.5%、钛：2%、硼：0.4%、碳：0.3%、氮：1.5%、余量为钴，所述钴基合金粉末的粒径分布范围为15-53μm，松装密度处于4.0-5.0g/cm3之间。
[0045]还包括稀土元素：2.5%，所述稀土元素包括轻稀土元素或者重稀土元素，其中，轻稀土元素包括：镧、铈、镨、钕、钷中的一种或者多种组合，所述重稀土元素包括：钇、铒、镝中的一种或者多种组合。
[0046]一种钴基合金粉末的制备方法，用于制备所述的钴基合金粉末，包括以下步骤：
[0047]S1、原料预处理：按重量比选取高纯度的各组分金属原料，纯度均不低于99.5%，采用化学清洗法，利用适当的酸液去除金属原料表面的氧化层与杂质，酸液为盐酸、硫酸的混合溶液，清洗后用去离子水反复冲洗，直至冲洗液呈中性，再通过真空烘干或低温氮气吹干，确保原料干燥洁净;
[0048]S2、真空熔炼：将预处理后的金属原料按照设计比例精确称量后，放入真空感应熔炼炉内;首先，加入占钴总量40-60%的钴作为底料，升温至1400-1500℃，待底料完全熔融后，依次加入铬、钼、钨，在1500-1600℃下搅拌熔炼50分钟，确保各元素充分溶解融合;随后，加入铝、钛、硼、碳等微量元素，继续熔炼30分钟;最后加入剩余的钴，升温至1650-1750℃，保持20分钟，使熔液达到高度均匀状态，熔炼全程真空度维持在5×10-6P;
[0049]S3、高压气体雾化：熔炼完成后，采用高压惰性气体进行雾化，将熔液通过底部漏嘴或侧部喷嘴注入雾化室，同时从顶部或侧面多个方向以3-6MPa的压力喷入高压惰性气体，优选为氮气或氩气，雾化室内部压力维持在0.3-0.7MPa，熔液在高速气流冲击下迅速破碎成微小液滴，液滴在下落过程中通过与雾化室内循环冷却气体接触实现快速冷却凝固，形成初始粉末;
[0050]S4、筛分与后处理：利用振动筛分设备对初始粉末进行分级筛选，选取粒径在15-53μm范围内的粉末，筛选后的粉末放入真空热处理炉内进行低温退火处理，退火温度为300-400℃，时间为3小时，以消除粉末内应力，改善粉末的晶体结构，提高其综合性能。
[0051]实施例4、钴基合金粉末包括以下重量组：
[0052]铬：25%、钼：8%、钨：7%、铝：1%、钛：2%、硼：0.5%、碳：0.4%、氮：0.2%、余量为钴，所述钴基合金粉末的粒径分布范围为15-53μm，松装密度处于4.0-5.0g/cm3之间。
[0053]还包括稀土元素：3%，所述稀土元素包括轻稀土元素或者重稀土元素，其中，轻稀土元素包括：镧、铈、镨、钕、钷中的一种或者多种组合，所述重稀土元素包括：钇、铒、镝中的一种或者多种组合。
[0054]一种钴基合金粉末的制备方法，用于制备所述的钴基合金粉末，包括以下步骤：
[0055]S1、原料预处理：按重量比选取高纯度的各组分金属原料，纯度均不低于99.5%，采用化学清洗法，利用适当的酸液去除金属原料表面的氧化层与杂质，酸液为盐酸、硫酸的混合溶液，清洗后用去离子水反复冲洗，直至冲洗液呈中性，再通过真空烘干或低温氮气吹干，确保原料干燥洁净;
[0056]S2、真空熔炼：将预处理后的金属原料按照设计比例精确称量后，放入真空感应熔炼炉内;首先，加入占钴总量40-60%的钴作为底料，升温至1400-1500℃，待底料完全熔融后，依次加入铬、钼、钨，在1500-1600℃下搅拌熔炼60分钟，确保各元素充分溶解融合;随后，加入铝、钛、硼、碳等微量元素，继续熔炼40分钟;最后加入剩余的钴，升温至1650-1750℃，保持20分钟，使熔液达到高度均匀状态，熔炼全程真空度维持在5×10-6P;
[0057]S3、高压气体雾化：熔炼完成后，采用高压惰性气体进行雾化，将熔液通过底部漏嘴或侧部喷嘴注入雾化室，同时从顶部或侧面多个方向以3-6MPa的压力喷入高压惰性气体，优选为氮气或氩气，雾化室内部压力维持在0.3-0.7MPa，熔液在高速气流冲击下迅速破碎成微小液滴，液滴在下落过程中通过与雾化室内循环冷却气体接触实现快速冷却凝固，形成初始粉末;
[0058]S4、筛分与后处理：利用振动筛分设备对初始粉末进行分级筛选，选取粒径在15-53μm范围内的粉末，筛选后的粉末放入真空热处理炉内进行低温退火处理，退火温度为300-400℃，时间为4小时，以消除粉末内应力，改善粉末的晶体结构，提高其综合性能。
[0059]与相关技术相比较，本发明提供的钴基合金粉末及其制备方法具有如下有益效果：
[0060]本发明制备的钴基合金粉末硬度和耐磨性高，塑韧性好，钴基合金的表面能形成更加致密、稳定的氧化膜，这层氧化膜能够阻止氧气与合金基体的进一步接触，降低氧化速率，提高合金的抗氧化性能，其制备方法能够稳定地制备出满足不同应用场景需求的高性能钴基合金粉末，无论是在力学性能、高温性能还是耐腐蚀性等方面都展现出卓越的特性，具有广阔的市场应用前景。
[0061]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
说明书附图(2)
声明：
“钴基合金粉末及其制备方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：上海中洲特种合金材料股份有限公司
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