[發明專利]一種激光選區熔化成型用球形鈷鉻粉末的等離子體制備方法

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• 申請號: 201611197147.X
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN108213445A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 陳海霞;劉志光;陳銳;肖震
• 申請（專利權）人: 龍巖紫荊創新研究院
• 主分類號: B22F9/04
• 分類號: B22F9/04;B22F1/00;C22C19/07
• 代理公司: 福州市景弘專利代理事務所(普通合伙) 35219
• 代理人: 林祥翔;呂元輝

一種激光選區熔化成型用球形鈷鉻粉末的等離子體制備方法，包括如下步驟：1)原料的選?。阂栽峡傎|量為100wt計算，分別選取鉻27～30wt％，鉬5～7wt％，硅≤1wt％，錳≤1wt％，鎳≤0.5wt％，鎢≤0.2wt％，鐵≤0.7wt％，其余量為鈷；2)熔煉原料；3)退火處理；4)破碎；5)等離子體制備球形鈷鉻合金粉末。本發明制備的球形鈷鉻粉末球形度高、流動性好、粒度分布均勻、致密性高，不但具有硬度高、耐磨性好等優點，而且具有良好的生物學相融性。

技術領域

本發明涉及金屬粉末制備技術領域，特別涉及一種激光選區熔化成型用球形鈷鉻粉末的等離子體制備方法。

背景技術

鈷基合金具有很好的耐磨性，常用于制作外科植入體、牙齒修復體以及心血管支架。不銹鋼、鈷基合金以及鈦合金雖是很好的植入材料，然而金屬的密度與人骨的密度相差幾倍，目前的金屬植入體幾乎全部是實心，給病人帶來很大負擔；此外，金屬的彈性模量也比骨組織彈性模量高很多，金屬植入體會承擔更多的載荷，而使人體骨處于應力低水平狀態，易引起應力遮擋效應。在植入后期，人體骨組織由于長期缺少足夠的應力刺激而被吸收，進而導致骨質疏松，極易引起骨折。

近年來多孔植入體得到廣泛的應用，采用SLM(選區激光熔化(SLM -SelectiveLaser Melting)是一種金屬件直接成型方法，是快速成型技術的最新發展。該技術基于快速成型的最基本思想，用逐層添加方式根據CAD數據直接成型具有特定幾何形狀的零件，成型過程中金屬粉末完全熔化，產生冶金結合)技術進行多孔植入體的制作，在提高植入體制作精度的同時可以實現特定結構、可控孔隙率植入體的加工，對于排除應力遮擋、加速細胞滲透生長具有重要意義。此外，采用SLM技術進行鈷基合金對口腔修復體的制作也得到廣泛研究。然而SLM技術對于成型粉末的形貌、流動性、粒度分布等要求很高，對于不同的SLM設備以及相應的應用需要不同成分的鈷鉻合金，以及合金的其他性能都有特殊要求，但已有的鉆鉻鉬合金球形顆粒制備方法難以滿足該技術要求。

發明內容

為解決是上述技術問題，本發明是這樣實現的：

一種激光選區熔化成型用球形鈷鉻粉末的等離子體制備方法，包括如下步驟：

1)原料的選取：以原料總質量為100wt計算，分別選取鉻27～30wt％，鉬5～7wt％，硅≤1wt％，錳≤1wt％，鎳≤0.5wt％，鎢≤0.2wt％，鐵≤0.7wt％，其余量為鈷；

wt為質量百分含量的符號。

2)熔煉原料：將選取好的原料混合均勻并進行熔煉，制得合金錠；

3)退火處理：將合金錠在真空環境下進行退火處理；

4)破碎：將經退火處理后的合金錠破碎成粉末狀，制得鈷鉻合金粉；

5)等離子體制備球形鈷鉻合金粉末：建立穩定的等離子體炬；氬氣攜帶鈷鉻合金粉進入等離子體炬，使得鈷鉻合金粉熔融成液滴，液滴經冷卻固化，即制得球形鈷鉻粉末。

優選地，步驟2)中采用電弧熔煉法熔煉原料，熔煉過程中以氬氣作為保護氣體，電弧槍的輸入電流為5A至40A。

采用電弧熔煉法，將不同成分配比的鈷鉻合金原料放入多個熔煉槽中，通過電弧槍加熱熔融形成鈷鉻合金錠，并使用氬氣作為保護氣體，電弧槍的輸入電流為5-40A，合金錠翻轉3-4次，確保合金的完全融化和材料均勻混合。

電弧熔煉是利用電能在電極與電極或電極與被熔煉物料之間產生電弧來熔煉金屬的電熱冶金方法。電弧可以用直流電產生，也可以用交流電產生。當使用交流電時，兩電極之間會出現瞬間的零電壓。在真空熔煉的情況下，由于兩電極之間氣體密度很小，容易導致電弧熄滅，所以真空電弧熔煉一般都采用直流電源。(一般進行電弧熔煉時先將設備抽真空，在充入氬氣保護氣體，再進行熔煉，所以在之前的方法時直接就寫電弧熔煉，不是真空電弧熔煉)