[发明专利]一种用于选区激光烧结打印覆膜铜合金及制备和烧结方法

说明书

本发明属于增材制造研究领域，特别提供了一种用于选区激光烧结打印覆膜铜合金及制备和烧结方法。该方法首先将通过ATRP原位聚合方法将甲基丙烯酸丁酯聚合接枝在铜合金粉末上，将所得粒料进行研磨制备出用于选区激光烧结打印的粉料，粉料的覆膜层厚度可达10‑60μm。本发明的有益效果是：本发明的方法与传统机械法将高分子覆膜在金属粉末表面相比，高分子与粉末之间的作用由物理键合转化为化学键合，并且粉末层厚度有了大大的提升。采用25‑35W的激光功率对其进行打印，即可制备出形状复杂的铜基合金零件，烧结后其致密度可达99％。

技术领域

本发明属于增材制造研究领域，具体涉及一种用于选区激光烧结打印覆膜铜合金及制备和烧结方法。

背景技术

随着世界正转向可再生能源，由于铜基优异的电性能和耐腐蚀性，对其需求正在增加；被广泛应用于信息、能源、航空航天等领域。但目前，对铜基合金零件的定制化要求更高，快速制备出客户需求的铜基合金零件具有成本高的缺点。而实用选区激光烧结技术，结合了传统覆膜工艺与增材制造的近净成形的优点；从而可低成本制备出高性能的铜基合金零件。

发明内容

为了克服铜基合金的制备成本高的问题，本发明提供了一种用于选区激光烧结打印覆膜铜合金及制备和烧结方法，结合了传统覆膜工艺与增材制造的近净成形的优点，同时提供了足够的坯体强度，保证了致密度大于99％铜基合金产品的制备，具有重要的商业推广价值。

本发明采用的技术方案：通过ATRP原位聚合的方式获得了由聚甲基丙烯酸丁酯接枝的铜合金粉末，对混合浆液混炼、烘干破碎。

具体粉料制备方法，包括以下步骤：

(1)将40-50份铜基金属粉末浸入1-3份[BrC(CH₃)₂COO(CH₂)11S]₂的THF溶液中，并在室温下放置一夜，从而表面上形成具有引发剂分子的自组装单层。随后，将该样品用四氢呋喃或甲醇洗涤，并在氮气流中干燥。

(2)在氮气流下,向2-4mol甲苯溶液中加入1-2mmol CuBr、0.1-0.2mmol CuBr₂和300-400mmol N-丙基-2-吡啶基甲亚胺。对混合物进行脱气并搅拌。

(3)将改性后的铜合金粉末加入S2)聚合溶液，反应在40±8℃进行1.5小时。此后，通过注入CuBr₂和N-丙基-2-吡啶基甲胺(1:2摩尔比，0.02mol CuBr₂)的溶液来终止反应，以保持聚甲基丙烯酸丁酯嵌段的最终官能度。将该样品用四氢呋喃或乙醇洗涤，并在氮气流中干燥；对制得打样品进行烘干破碎；将所得粒料进行研磨制备出用于选区激光烧结打印的粉料。

(4)将粉料加入选区激光烧结设备中，采用25-35W的激光功率，铺粉厚度为50-200μm，扫描速度为600-1000mm/s的打印参数，对其选区粘结，从而得到兼具复杂形状和一定强度的打印坯体。

(5)将打印坯体置于真空脱脂烧结炉中，设定脱脂烧结条件如下：烧结温度为950-1050℃，保温时间为2-6小时，气氛为真空或者氩气。

本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，本发明的方法与传统机械法将高分子覆膜在金属粉末表面相比，将高分子与粉末之间的作用由物理键合转化为化学键合，并且粉末层厚度有了大大的提升。同时提供了足够的坯体强度，保证了致密度大于99％铜基合金产品的制备，电导率≥80％IACS，抗拉强度≥190MPa，具有重要的商业推广价值。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

本发明一种用于选区激光烧结打印覆膜铜合金，所述覆膜铜合金的各个组分的比例为：铜基合金粉末：90-95wt％，高分子材料：5-10wt％。