[发明专利]一种黄铜合金粉末大功率激光3D打印方法

说明书

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种黄铜合金粉末大功率激光3D打印方法。本发明公开了一种黄铜合金粉末大功率激光3D打印方法，包括以下步骤：步骤1、称粉、筛粉并将铜合金粉末烘干；步骤2、进行三维CAD模型处理；步骤3、将烘干的所述铜合金粉末倒入粉缸，SLM成形机准备并对基板进行预处理，安装基板和刮刀，预置铺粉；步骤4、通过振镜扫描系统控制激光头动作，所述激光头的功率为1800W，扫描速率为V＝300mm/s，扫描间距为0.08mm，铺粉厚度d＝0.06mm，激光光斑直径D＝100μm，所述黄铜粉末成分包括铜粉和锌粉，所述锌粉的质量分数为10％，所述黄铜粉末的粒径范围为7μm～86μm。本发明提供了提供一种黄铜合金粉末大功率激光3D打印方法，实现了黄铜合金粉末3D打印。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种黄铜合金粉末大功率激光3D打印方法。

背景技术

SLM技术是利用金属粉末在激光束的热作用下完全熔化、经冷却凝固、层层累积成形出三维实体的3D打印技术。为了完全熔化金属粉末，要求激光能量密度超过10⁶W/cm²。目前用于SLM技术的激光器主要有Nd-YAG激光器、CO₂激光器、光纤(Fiber)激光器，这些激光器产生的激光波长分别为1064nm、10640nm、1090nm。金属粉末对1064nm等较短波长激光的吸收率比较高，而对10640nm等较长波长激光的吸收率较低。因此在成形金属零件过程中具有较短波长激光器的激光能量利用率高，如果采用较长波长的CO₂激光器，则激光能量利用率低。其次，球化、裂纹、变形、翘曲、脱层等的形成机理及其预防措施是国内外研究者需要攻克的关键技术瓶颈问题。

金属3D打印应用于工业制造以来，原材料一直以钛合金、铝合金、不锈钢、高温合金等为主，铜由于高导热高反光等特性，工艺技术壁垒始终难以突破，无法实现3D打印。铜具有极好的导热性，导电性，在电力行业广泛应用。然而，这种属性却为铜合金3D打印带来挑战，因为激光很难连续熔化铜合金粉末。

由于铜合金对激光的吸收能力较差，大部分光束被反射，反射的激光能量在与模型相邻的区域形成了较高的温度区，发生了烧结现象，恶化了模型的表面质量。采用相同激光参数对不锈钢、工具钢、钛合金、铜合金等金属粉末进行了加工，实验结果显示：铜合金粉末发生成球结晶现象，而其他金属粉末则形成致密的冶金结合。出现球化结晶现象时无法实现下一层粉末的铺粉过程，造成铺粉过程困难甚至建模过程中断。SLM过程中用于熔化铜合金粉末的激光能量不仅取决于激光器的输出功率，同时也取决于材料对激光的吸收。铜合金对固体激光的吸收率远远小于钢等材料对固体激光的吸收率，因而在SLM过程中实际用于熔化铜合金粉末的能量很少，大部分激光能量都被反射，从而造成了球化结晶现象。此外，即使激光焦点0.1mm能融化铜合金，融化后打印成型后从外观看也没问题，但是没有形成冶金结合，性能很差，不能作为工业零件使用。

因此要消除球化现象以及有效地形成冶金结合,需达到足够高的激光能量密度。而铜合金3D打印的难点主要有：1)铜合金激光反射率高，不易吸收；2)导热率太高，能量被导走；3)可焊性差，易产生长裂纹；4)成型不稳定，表面凹凸不平，和表面张力有关；5)黄铜中的锌汽化点低，易挥发，改变成份，污染光学元器件。

因此，提供一种黄铜合金粉末大功率激光3D打印方法，实现黄铜合金粉末3D打印，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种黄铜合金粉末大功率激光3D打印方法，实现了黄铜合金粉末3D打印。

本发明提供了一种黄铜合金粉末大功率激光3D打印方法，包括以下步骤：

步骤1、称粉、筛粉并将铜合金粉末烘干；

步骤2、进行三维CAD模型处理；

步骤3、将烘干的所述铜合金粉末倒入粉缸，SLM成形机准备并对基板进行预处理，安装基板和刮刀，预置铺粉；