[发明专利]一种用不规则粉末3D打印铜及铜合金的方法

说明书

本发明公开了一种用不规则粉末3D打印铜及铜合金的方法，包括以下步骤：S1、混粉；S2、烘干；S3、3D打印；S4、热处理；S5、混合粉末回用，S5‑1、回收筛分，S5‑2、加工处理，S5‑3、复配。本发明的不规则粉末3D打印方法使用的粉末为不规则粉末，球形度要求低，能大幅降低打印成本又不损失产品性能，对材料成分和配比限制少，即铜单质和铜基2～4元合金打印都适用，并且打印原材料回收方便，可循环使用5～10次，较大程度上降低了生产成本，具有普适性和推广性，增加产品市场竞争力。

技术领域

本发明涉及3D打印铜合金技术领域，具体是涉及一种用不规则粉末3D打印铜及铜合金的方法。

背景技术

目前，3D打印技术在很多领域都应用广泛，一般使用球形铜粉进行3D打印铜及铜合金，但在2021年初国内球形铜粉的价格已经增至国内普通铜粉的2-3倍，国外球形铜粉的价格是国内普通铜粉的10-15倍，这种价格加大了试验成本和产品推广难度。新技术的更迭规律一般都是高能低耗、物美价廉，3D打印技术可以加工任意形状的零件，原材料利用率在95%以上，成型件的各项指标也都优于传统技术，完全满足高能低耗、物美的特点，因此降低成本必然是3D打印不可阻挡的发展趋势。

现阶段国内的球形铜粉氧含量过高，无法满足打印使用要求，国外的球形粉末质量高但由于供货周期长，产量无法保证，所以就需要开发利用现有通用氧含量合格的不规则粉末。在打印过程中工件打印域之外的大量粉末并没有被烧结，是对工件起支撑作用，打印完成之后这部分粉末可以进行回收再利用。但是由于在整个打印过程中的温度较高，未打印的粉末长时间保持在这种高温的环境之下性能会发生变化，粉末性能的变化必然会导致成形件性能的改变，从而限制了未打印粉末的回用次数，这对于降低成本也是不利的。

专利CN109759589A公布了一种纯铜3D打印增材制造方法，该专利主要保护对象是打印加工过程，目的是加工出性能优良的复杂铜件；没有说明使用粉末的形貌和粒度，不注重原材料成本管控，主要通过复杂件免模具降低成本；专利CN106623953A公布了一种用于3D打印低反射率球形铜粉的制备方法，该专利是将球形铜粉通过先氧化再还原的方式增加粉末表面的粗糙度，在不影响粉末流动性的前提下降低铜粉的反射率以达到增强激光吸收率的效果；使用原材料还是球形铜粉，成本高昂；专利CN109332699A公布了一种黄铜合金粉末大功率激光3D打印方法，该专利是用一种类似激光熔覆的方式进行快速铜合金件打印，与专利CN109759589A一样，主要保护对象为打印过程，没有说明使用粉末的形貌和粒度，不注重原材料成本管控，且二者都是描述一种成分的铜合金3D打印及加工方法，主要目的在于生产复杂零件，降低成本的方式集中于免除模具费用；专利CN106623953A公布了一种用于3D打印低反射率球形铜粉的制备方法，主要在于描述对球形铜粉的形貌改良，由于工序添加一定程度上反而增加了原材料成本。

发明内容

本发明针对上述存在的问题提出了一种用不规则粉末3D打印铜及铜合金的方法。

本发明的技术方案是：

一种用不规则粉末3D打印铜及铜合金的方法，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粉末，筛分选取粒度≤70μm的铜粉和粒度＜50μm的金属添加粉末混合，得到混合粉末，其中，所述铜粉的质量百分比为50-100wt%，所述金属添加粉末的质量百分比为0-50wt%；

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，并用冰刀插实备用，使用刚性基板和刮刀打印，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；