[发明专利]一种3D打印掺杂金属合金材料的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印领域，特别是涉及一种3D打印掺杂金属合金材料的制备工艺。

背景技术

3D打印金属合金材料作为金属零件3D打印产业链最重要的一环，也是最大的价值所在。在“2013年世界3D打印技术产业大会”上，世界3D打印行业的权威专家对3D打印金属合金材料给予明确定义，即指尺寸小于1mm的金属颗粒群，包括单一金属合金材料、合金合金材料以及具有金属性质的某些难熔化合物合金材料。目前，3D打印金属合金材料材料包括钴铬合金、不锈钢、工业钢、青铜合金、钛合金和镍铝合金等。但是3D打印金属合金材料除需具备良好的可塑性外，还必须满足合金材料粒径细小、粒度分布较窄、球形度高、流动性好和松装密度高等要求。因此3D打印用的金属合金材料性能急待改善。

例如专利CN201610351853.9本发明公开了一种高强度钴钽钼合金医用3D打印金属粉末及其制备方法，该制备方法包括：1)将金属原料进行熔炼、打渣以制得金属熔浆；2)将金属熔浆进行超声雾化处理、冷凝以制得合金颗粒；3)将合金颗粒进行等静压处理以制得钴钽钼合金医用3D打印金属粉末；其中，以金属原料的总重量为基准，金属原料含有大于27重量％且小于29重量％的钽、10-15重量％的钼、0.06-0.5重量％的碳、0.01-0.02重量％的镍、0.5-4重量％的铁、1-2重量％的硅、1.1-1.5重量％的硼、1.1-2重量％的锰和余量的钴。通过该方法制得的钴钽钼合金医用3D打印金属粉末具有优异的生物相容性、力学性能和可焊性。

上述专利在并未从根本上对3D打印的金属材料的性能做出改进，因此并不能提供3D使用更好的使用体验。

发明内容

一种3D打印掺杂金属合金材料的制备工艺，其工艺过程包括：

(1)金属原浆制备

将金属原料进行熔炼，熔炼温度为1800-2000℃，真空度为-0.5--2.3MPa，熔炼时间为3-4h，在金属原料熔融状态下加入打渣剂进行打渣处理得金属熔浆，打渣采用的，打渣温度为1500-1600℃，打渣时间为12-18min；

(2)掺杂纳米有机膨润土的制备

将有机膨润土在高温800-1200℃下煅烧18-24h，取出自然冷却，溶解与乙醇内，在振荡器中分散3-4h，取出除去乙醇，将有机膨润土在50-75℃下烘干备用；

(3)掺杂金属合金材料制备

将步骤(1)制备的金属熔浆和纳米有机膨润土按照重量比为3-5:1掺杂在一起，进行超声雾化处理和冷凝，超声雾化中，超声雾化条件为：气流压力为3-4.5MPa，脉冲频率为90-110KHz，气流速度550-640m/s；并且，气体介质的压力为5.7-8.2MPa，然后进行掺杂合金颗粒的等静压处理，等静压处理条件为：静压处理压力为300-350MPa，静压处理时间为12-15h，得到掺杂的合金颗粒。

优选的，所述步骤(1)的原料金属包括含有钽、钼、碳、镍、铁、硅、硼、锰、钛和钴。

优选的，所述原料金属各组分的重量配比为：35％钽、20％钼、10％碳、5％镍、5％铁、15％硅、6％钛、1.5％硼、1.5％锰、和0.5％钴。

优选的，所述步骤(1)打渣剂的成分包括A组成分二氧化硅、氧化铝和氧化镁，B组成分或是氧化钾、或是氧化钠、或是氧化钙，其中B组组分中选择一种成分即可。

优选的，所述打渣剂各成分的重量配比为：78％二氧化硅、12％氧化铝、7％的氧化镁，或是3％氧化钾、或是3％氧化钠、或是3％氧化钙.。

优选的，所述步骤(3)中掺杂的合金颗粒需要进行筛选，使得平均粒径为15μm。