[发明专利]一种基于3D打印技术的锡基巴氏合金涂层材料的制备工艺

权利要求书

1.一种基于3D打印技术的锡基巴氏合金涂层材料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将锑和铜加入到真空熔炼室中，抽真空至0.5-3Pa，先以5-10℃/min的速率升温至800-850℃，保温5-10min后，以1-3℃/min的速率升温至1050-1250℃，保温至完全熔解后，降温至800-850℃，加入锡继续搅拌均匀后，以1-5℃/min的速率升温至900-950℃，加入铋、铅和镉，在8000-12000r/min下高速搅拌，固化，得到ZSnSb11Cu6锡基巴氏合金锭；将锡基巴氏合金锭融化后，从导流嘴向下流出，通过限制式喷嘴和紧耦合喷嘴构成的二次层流喷射系统，在利用喷嘴喷出的高压气流将金属液体雾化破碎成液滴，液滴在自由落体和离心作用下分离冷却凝固，得到锡基巴氏合金粉末；

所述锡基巴氏合金中的组分的质量百分比为：Sn 余量，Cu 5.5-6.5，Sb 10.0-12.0，Fe≤0.1，Zn ≤0.01，Bi ≤0.03，As ≤0.1，Al ≤0.01，Pb ≤0.35，Cd ≤0.35，其他元素≤0.55；

锡基巴氏合金粉末的收率大于90%，粒径小于45μm的锡基巴氏合金粉末的含量大于等于50%，锡基巴氏合金粉末的颗粒球形度Ψ0≥0.95；

（2）将基材用粗砂纸打磨后，在激光熔覆的同时输送锡基巴氏合金粉末，经多层多道道激光熔覆在钢基材的表面，最后经表面及边缘铣削加工，形成基于3D打印技术的锡基巴氏合金涂层材料；其中，多层多道激光熔覆的工艺参数为：第一层工艺参数：激光功率为2200-2800W，激光束扫描速率为18-22mm/s，送粉速率为15-22g/min，道间搭接率为30-50%，保护气流量0.3-0.5MPa，光斑尺寸为3-3.4mm，第二层及后续熔覆层工艺参数：激光功率为600-800W，激光束扫描速率为18-22mm/s，送粉速率为15-22g/min，道间搭接率为30-50%，保护气流量0.3-0.5MPa，光斑尺寸为3-3.4mm。

2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的锡基巴氏合金涂层材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤（1）中，雾化的压力为2-6MPa，高压气流为1000 Nm³/h 的纯度为99.999%的氮气。

3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的锡基巴氏合金涂层材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤（1）中，分离冷却凝固的转速为500-2000r/min，自由落体的时间为5-40min。

4.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的锡基巴氏合金涂层材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤（2）中，基材为组织为铁素体和珠光体的碳素钢材，所述碳素钢材的组成按重量百分比为：C 0.17-0.24，Si 0.17-0.37，Mn 0.35-0.65，S≤0.25，P≤0.035，Cr≤0.25，Ni≤0.25，Cu≤0.25，其余为Fe，所述碳素钢材的抗拉强度≥410 MPa，屈服强度≥245 MPa，未热处理硬度≤156 HB。

5.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的锡基巴氏合金涂层材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤（2）中，基于3D打印技术的锡基巴氏合金涂层材料的表面粗糙度Ra＜5μm。

6.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的锡基巴氏合金涂层材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤（2）中，基于3D打印技术的锡基巴氏合金涂层材料中锡基巴氏合金涂层的厚度不低于5mm。