[发明专利]一种用于3D打印的金属粉末界面的改性方法

权利要求书

1.一种用于3D打印的金属粉末界面的改性方法，其特征在于，所述金属粉末界面改性的过程为：

（1）将金属制成棒材，并精加工为可高速旋转的等离子枪电极棒，采用等离子旋转电极制粉机组，启动电源，对炉体抽真空后引入氩气，高速旋转电极棒，并使用等离子枪对氩气进行两次引弧，氩气电离，在阴极与阳极间建立起高达3600℃的弧光极端温度，阳极棒料头熔化，在离心力作用下喷射出液滴，液滴经氩气流的强制对流瞬间冷却而凝固成粉末，并在重力作用下下落收集，得到纳米级的金属粉末；

（2）采用磷酸、磷酸氢铵、氢氟酸、六亚甲基四胺、月桂醇硫酸钠和水配成弱酸液，加入步骤（1）的金属粉末，再加入钛源，加热至50~60℃反应，使钛源分散于金属粉末表面并预固定，1~1.5h后停止反应，过滤，用清水洗净；所述金属粉末的加入量为弱酸液质量的5~8%；所述钛源的加入量为弱酸液质量的4~6%；所述弱酸液中各组分总的质量份数以100份计，其中磷酸20~25份、磷酸氢铵20~25份、氢氟酸3~6份、六亚甲基四胺1~3份、月桂醇硫酸钠0.1~0.3份、水40~55份；

（3）将步骤（2）所得粉末加入稀硝酸液中，加热至60~80℃反应，40~60min后停止反应，过滤，清水洗净，得到由纳米二氧化钛包覆的金属粉末；所述粉末的加入量为稀硝酸液质量的3~5%；

（4）采用毫秒脉冲激光对步骤（3）的二氧化钛包覆的金属粉末进行焊接，使纳米二氧化钛以纳米晶形式牢固固定在金属粉末的表面，即可实现对金属粉末的界面改性。

2.根据权利要求1所述一种用于3D打印的金属粉末界面的改性方法，其特征在于：所述金属为钛合金、铜铝合金、镁铝合金或不锈钢中的一种。

3.根据权利要求1所述一种用于3D打印的金属粉末界面的改性方法，其特征在于：所述等离子枪为转移弧式等离子枪，功率为60~100kW，电流为1600~2200A，电压为40~70V。

4.根据权利要求1所述一种用于3D打印的金属粉末界面的改性方法，其特征在于：所述金属电极棒的旋转速度为10000~20000r/min。

5.根据权利要求1所述一种用于3D打印的金属粉末界面的改性方法，其特征在于：所述对炉体抽真空后的真空度为3×10^-3~5×10^-3Pa。

6.根据权利要求1所述一种用于3D打印的金属粉末界面的改性方法，其特征在于：所述金属液滴冷却的速度为100~120℃/s；所述纳米级的金属粉末的粒径为5~10nm。

7.根据权利要求1所述一种用于3D打印的金属粉末界面的改性方法，其特征在于：所述钛源为四氯化钛、钛酸正丁酯或钛酸异丙酯中的至少一种。

8.根据权利要求1所述一种用于3D打印的金属粉末界面的改性方法，其特征在于：所述稀硝酸液的质量浓度为10~15%。

9.根据权利要求1所述一种用于3D打印的金属粉末界面的改性方法，其特征在于：所述毫秒脉冲激光由高脉冲能量光纤激光器产生，脉冲频率为8~12Hz，脉宽为8~12ms，单脉冲能量为12~18J，激光的功率密度为3×10⁹~8×10⁹W/m²。