[发明专利]一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速铸造制备方法

摘要

一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速铸造制备方法，属于金属基复合材料制备技术领域。本发明将镍基合金粉、WC粉、TiC粉、铬铁粉及助熔剂等混合均匀，与适量的分散剂加入到配制好的预混液中，搅拌均匀制得低黏度、高固相含量的涂层料浆，通过复合双喷头3D打印装置将金属料浆和蜡基模料同步分区打印得到铸件特定工作区域具有耐磨耐蚀涂层的铸件原型蜡模，对模型进行制壳、脱模、高温焙烧等熔模铸造工序后浇注高温钢液，冷却、后处理，即可制造出钢基表面耐磨耐蚀涂层精密铸件。本发明制造出的铸件尺寸精度高，耐磨耐蚀涂层表面质量好且与钢铁基体冶金结合，在使用过程中既保证了基体材料的韧性，又提高了服役区域的高耐磨性和耐腐蚀性，使铸件具有更优的综合性能。

主权项

1.一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速精密铸造制备方法，其特征在于：（1）根据铸件耐磨耐蚀工作截面轮廓线，绘制出具有涂层结构特定区域的复合铸件原型三维模型图，并设定涂层部分由金属浆体3D冷打印喷头打印，基体部分由蜡模熔融沉积（FDM）打印喷头打印，对复合铸件原型三维模型其采用分层切片处理将三维CAD图转化为可被3D打印装置识别的片层图形文件；（2）涂层料浆制备：按预定比例将Ni60镍基合金粉、碳化钛粉、碳化钨粉、铬铁粉及助熔剂在球磨机中球磨，制成耐磨耐蚀熔覆涂层粉料，再与适量分散剂一起加入到配制好的预混液中，搅拌均匀制得低黏度、高固相含量的涂层料浆；所述低黏度、高固相含量的涂层料浆的黏度值0.8～1Pa·s、固相含量为30vol%～60vol%；（3）铸件模型3D打印：将配制好的耐磨耐蚀涂层料浆打印材料和蜡模打印材料分别输送至金属浆体3D冷打印喷头和蜡模熔融沉积（FDM）打印喷头；然后根据步骤（1）导入的片层图形文件，同步分区打印得到具有一定厚度的耐磨耐蚀涂层铸件3D原型模型；（4）熔模铸造型壳制作：将具有耐磨耐蚀涂层的铸件原型模型表面粘制蜡浇注系统，再进行多次逐层挂浆撒砂制壳操作，得到熔模铸造型壳，型壳完全硬化后进行脱蜡，从型壳中脱除蜡模；再放入高温焙烧炉里进行高温焙烧；（5）浇注钢液：将焙烧好的型壳四周填砂造型，浇注熔炼合格的高温钢水，在高温钢水以及毛细力作用下，使得涂层粉料半熔融并与钢水相互扩散，从而在钢铁铸件表面熔覆生成具有耐磨耐蚀性能的涂层；（6）脱壳、清理：当铸件冷却至室温后，进行脱壳、切除浇冒口及表面清理，即可制造出具有一定厚度的钢基表面耐磨耐蚀涂层铸件；在步骤（2）中，所述耐磨耐蚀熔覆涂层粉料包括粒度20‑200μm镍基合金粉15wt%‑70wt%、20‑200μm碳化钛粉10wt%‑20wt%、40‑150μm碳化钨粉10wt%‑20wt%、40‑280μm铬铁粉2wt%‑40wt%和助熔剂硼砂粉2wt%‑8wt%。