[发明专利]一种用不规则粉末3D打印铜及铜合金的方法

权利要求书

1.一种用不规则粉末3D打印铜合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、混粉：通过多级气雾化制粉得到铜粉和金属添加物粉末，筛分选取粒度≤70μm的铜粉和粒度＜50μm的金属添加物粉末混合，得到混合粉末，其中，所述铜粉的质量百分比为50-100wt%，所述金属添加物粉末的质量百分比为0-50wt%；

所述步骤S1中多级气雾化制粉具体包括以下步骤：

S1-1、熔炼：将铜或金属添加物在真空条件下熔化，得到铜熔体或金属添加物熔体；

S1-2、气雾化：将铜熔体或金属添加物熔体使用双层自由下落式雾化喷嘴进行气雾化，所用气体为高纯氩氢混合气，以低压自由下落式气雾化的方式将铜熔体或金属添加物熔体进行初级破碎形成较粗的铜熔滴或金属添加物熔滴，并对反应后出气口处的氩氢混合气进行干燥回收和氩氢分离，其中，雾化气压包括脉冲形式的主雾化气压和连续的辅助雾化气压；

S1-3、旋转盘离心雾化：将铜熔滴或金属添加物熔滴喷射到离心旋转盘的一侧，流速为100-150g/s，在旋转盘转动的作用下形成一层薄而均匀的流动液膜，并在旋转盘的另一侧添加冷却液，流速为30g/s，旋转盘的直径为80mm，转速为300r/min；

S2、烘干：将混合粉末在常温下装炉，预抽真空至小于0.1MPa后开始加热，烘干温度为80-160℃，烘干时间为2-8h，全程抽真空；

S3、3D打印：将烘干后的混合粉末加入选区激光熔化粉仓，并用冰刀将待打印粉末插实备用，使用刚性基板作为铺粉基板，使用刚性刮刀作为刮粉、铺粉刮刀，打印过程中使用保护气保护，送粉气流量为10-30L/min，保护气流量为20-50L/min，扫描功率为150-400W，激光移动的线速度为500-2000m/s，单层打印厚度为0.03-0.06mm；

S4、热处理：将打印好的样品进行热处理，固溶温度为600-850℃，保温2-6h，时效温度为300-550℃，保温3-8h，将处理之后的样品包装收录；

S5、混合粉末回用：

S5-1、回收筛分：将3D打印后的废弃混合粉末回收并通过分级过筛筛分，得到200目-300目的较大颗粒粉末和300目-400目的较小颗粒粉末；

S5-2、加工处理：将所述较大颗粒粉末装入气氛保护球磨机中进行球磨处理，球料比为1:2-1:4，抽真空至小于2pa，再充入保护气至0.1-0.3MPa，球磨时间为1-2h，得到大颗粒回用粉末；将所述较小颗粒粉末置于清洗液中进行侵蚀活化处理，处理时间为1.5-2h，得到小颗粒回用粉末；

S5-3、复配：将未打印的混合粉末与加工处理后的回用粉末进行复配，其中，以质量百分比计未打印的混合粉末为50wt%，大颗粒回用粉末为20-30wt%，小颗粒回用粉末为20-30wt%，得到一次回用混合粉末，重复上述S3、S4的步骤并循环5-10次。

2.根据权利要求1所述的一种用不规则粉末3D打印铜合金的方法，其特征在于，所述步骤S1中金属添加物粉末为铁、铬、钛、钨、铝、锆中的一种或几种，单质纯度在95%以上。

3.根据权利要求1所述的一种用不规则粉末3D打印铜合金的方法，其特征在于，所述步骤S1中混合粉末的球形度为5-10%。

4.根据权利要求1所述的一种用不规则粉末3D打印铜合金的方法，其特征在于，所述步骤S1-2中主雾化气压为5-8MPa，脉冲频率为30-50HZ，脉冲宽度为20ms，辅助雾化气压为1.2-1.5MPa。

5.根据权利要求1所述的一种用不规则粉末3D打印铜合金的方法，其特征在于，所述步骤S1-2中高纯氩氢混合气中氩气含量为95%，氢气含量为5%。

6.根据权利要求1所述的一种用不规则粉末3D打印铜合金的方法，其特征在于，所述步骤S3中保护气和送粉气均使用步骤S1-2中分离出的高纯氩气，所述高纯氩气的氩气含量≥99.99%。

7.根据权利要求1所述的一种用不规则粉末3D打印铜合金的方法，其特征在于，所述步骤S5-2中保护气为步骤S1-2中分离出的高纯氢气，所述高纯氢气的氢气含量≥99.99%。