[发明专利]改善3D打印件内表面质量的方法

说明书

本发明提供了一种改善3D打印件内表面质量的方法，其中，包括如下步骤：利用第一材料对所述打印完成件进行化学镀，以在所述打印完成件表面沉积一层第一材料层；将所述打印完成件放入真空炉进行热处理。本发明能够具有内部沟槽结构的打印完成件表面进行表面空洞和微小凹陷的填充，并减少了打印完成件内外表面的粗糙度以及改善了打印完成件内外表面的表面质量。此外，由于本发明在打印完成件衬底上涂覆的第一材料层厚度小于5微米，因此也不会影响打印完成件的内部结构、外形或尺寸的精确度。

技术领域

本发明涉及3D打印，尤其涉及一种改善3D打印件内表面质量的方法。

背景技术

现在，增材制造(Additive Manufacturing，AM)也称为3D打印由于其能够基于CAD模型草图进行快速制造，得到了越来越多的关注。3D打印技术能够在较短的时间内制造出结构复杂的零部件。选择性激光熔化(Selected Laser Melting,SLM)工艺是增材制造(Additive manufacturing)技术的一种，主要用于塑料盒金属粉末。其中，选择性激光熔化利用高功率激光熔化金属粉末，并通过3D CAD输入来一层一层地建立部件/元件，这样可以成功制造出具有复杂内部沟道的元件。

尽管3D打印技术具有巨大前景，但是其打印件的表面质量，例如表面粗糙度和瑕疵仍然是需要关心的问题。3D打印的表面粗糙度和瑕疵问题不仅仅影响了普通性能，例如打印件的流体动力学(flow dynamics)等，还会导致具有裂痕的早期疲劳失效(earlyfatigue failure)。如果相较于机器加工件，3D打印完成件由于表面质量的影响具有较低疲劳强度。

3D打印件的外表面质量问题可以容易通过额外的铣加工(additional millingmachining)或喷砂打磨(sand blasting)来改善，因此并非大问题。然而，具有复杂和小尺寸内部沟槽结构的元件却很难通过同样通过铣加工或喷砂打磨来改善内表面质量问题。

现有技术也提出通过电解抛光(electropolishing)或者磨料流抛光(abrasiveflow polishing)等来解决3D打印的内表面质量问题。然而，电解抛光的刻蚀速度是由打印件形状定义的复杂电场所极大影响，更不要提刻蚀制程可能的退化效果(deteriorationeffects)。同样，磨料流抛光的磨削速度也会被打印件复杂内部沟槽的流体动力学所极大影响，因此很难控制不影响内部结构形状的精确度。

发明内容

本发明提供了一种改善3D打印件内表面质量的方法，其中，包括如下步骤：利用第一材料对所述打印完成件进行化学镀，以在所述打印完成件表面沉积一层第一材料层；将所述打印完成件放入真空炉进行热处理。

进一步地，所述化学镀以前还包括如下步骤：对3D打印完成件内表面的打印残余粉末进行清理。

进一步地，所清理步骤还包括：采用化学刻蚀方法或者磨料流制程对3D打印完成件内表面的打印残余粉末进行清理。

进一步地，所述第一材料包括以下任一项：Ni、Co、Cu、Cd、Pb、Sb、Bi、Ag、Au、Pt、Pd、Rh、Ru、Sn、Cr、In、P、B、V、Mo、W、Mn、Re、Fe、Zn、Tl、CuNi、CuCo、CuCd、CuAu、PdNiP、PdCoP、PdZnP、AuAg、AuSn、PbSn、AuIn。

进一步地，当所述第一材料Pt，所述化学镀步骤还包括：利用铂溶液对所述打印完成件进行化学镀，以在所述打印完成件表面沉积一层金属铂层。

进一步地，所述金属铂层厚度的取值范围为1～5微米。

进一步地，所述热处理步骤还包括：将所述打印完成件设置于真空炉中进行热处理。

进一步地，真空炉内气压的取值范围为小于10^-5mbar，真空炉内温度的取值范围为1050℃～1250℃，所述热处理时间的取值范围为10min～2h。