[发明专利]一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速铸造制备方法

权利要求书

1.一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速精密铸造制备方法，其特征在于：

（1）根据铸件耐磨耐蚀工作截面轮廓线，绘制出具有涂层结构特定区域的复合铸件原型三维模型图，并设定涂层部分由金属浆体3D冷打印喷头打印，基体部分由蜡模熔融沉积（FDM）打印喷头打印，对复合铸件原型三维模型其采用分层切片处理将三维CAD图转化为可被3D打印装置识别的片层图形文件；

（2）涂层料浆制备：按预定比例将Ni60镍基合金粉、碳化钛粉、碳化钨粉、铬铁粉及助熔剂在球磨机中球磨，制成耐磨耐蚀熔覆涂层粉料，再与适量分散剂一起加入到配制好的预混液中，搅拌均匀制得低黏度、高固相含量的涂层料浆；所述低黏度、高固相含量的涂层料浆的黏度值0.8～1Pa·s、固相含量为30vol%～60vol%；

（3）铸件模型3D打印：将配制好的耐磨耐蚀涂层料浆打印材料和蜡模打印材料分别输送至金属浆体3D冷打印喷头和蜡模熔融沉积（FDM）打印喷头；然后根据步骤（1）导入的片层图形文件，同步分区打印得到具有一定厚度的耐磨耐蚀涂层铸件3D原型模型；

（4）熔模铸造型壳制作：将具有耐磨耐蚀涂层的铸件原型模型表面粘制蜡浇注系统，再进行多次逐层挂浆撒砂制壳操作，得到熔模铸造型壳，型壳完全硬化后进行脱蜡，从型壳中脱除蜡模；再放入高温焙烧炉里进行高温焙烧；

（5）浇注钢液：将焙烧好的型壳四周填砂造型，浇注熔炼合格的高温钢水，在高温钢水以及毛细力作用下，使得涂层粉料半熔融并与钢水相互扩散，从而在钢铁铸件表面熔覆生成具有耐磨耐蚀性能的涂层；

（6）脱壳、清理：当铸件冷却至室温后，进行脱壳、切除浇冒口及表面清理，即可制造出具有一定厚度的钢基表面耐磨耐蚀涂层铸件；

在步骤（2）中，所述耐磨耐蚀熔覆涂层粉料包括粒度20-200μm镍基合金粉15wt%-70wt%、20-200μm碳化钛粉10wt%-20wt%、40-150μm碳化钨粉10wt%-20wt%、40-280μm铬铁粉2wt%-40wt%和助熔剂硼砂粉2wt%-8wt%。

2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速精密铸造制备方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述涂层粉料在球磨机中球磨时间为4-12h。

3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速精密铸造制备方法，其特征在于：在步骤（3）中，所述的同步分区打印是指每一截面都是由金属浆体3D冷打印喷头和蜡模熔融沉积（FDM）打印喷头按步骤（1）所设定各自的打印区域轮流交替打印，如此反复并层层堆叠，得到涂层结构特定区域具有一定厚度耐磨耐蚀涂层、内部为蜡模的铸件3D原型模型。

4.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速精密铸造制备方法，其特征在于：在步骤（3）中，所述的打印耐磨耐蚀涂层厚度由截面形状确定，涂层打印厚度为0.5-20mm。

5.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速精密铸造制备方法，其特征在于：在步骤（4）中，所述的挂浆撒砂制壳，采用硅溶胶或硅酸乙酯为粘结剂配制的涂料挂浆，每挂浆一次对应撒一层砂，如此反复进行4-6次，待其干燥硬化后，型壳制作完成；根据不同的铸件，制壳砂选用石英砂、莫来砂、刚玉砂、锆英砂和镁砂中的一种以上。

6.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速精密铸造制备方法，其特征在于：在步骤（4）中，所述的型壳脱蜡采用高压蒸汽法或高温闪烧法进行脱蜡；所述的型壳高温焙烧，是将脱蜡后的型壳直接送入高温焙烧炉内焙烧，焙烧时逐步增加炉温，将型壳加热至800～1100℃。

7.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速精密铸造制备方法，其特征在于：在步骤（5）中所述高温钢水为碳钢、合金钢中任一种，在电弧炉或感应电炉中熔炼。

8.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速精密铸造制备方法，其特征在于：所述铸件表面耐磨耐蚀涂层厚度1-25mm。