[發明專利]一種電子束3D打印用金屬復合材料

有效

• 申請號: 201810608047.4
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108580881B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 李衛榮;唐冬娥;劉芳菲;龐棟;孫麗娟;盧永安;楊潘;葛寶榮
• 申請（專利權）人: 東莞宜安科技股份有限公司;東莞市鎂安鎂業科技有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F9/08;C22C38/04;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/06;B33Y70/10
• 代理公司: 廣東莞信律師事務所 44332
• 代理人: 曾秋梅

本發明屬于3D打印材料技術領域，特別涉及一種電子束3D打印用金屬復合材料，包括金屬粉末和導電材料，導電材料包括石墨烯和碳纖維，按原子百分比計，金屬粉末包括：C、Mn、P、S、Cu、Ni、Cr、Mo、Al、Cu、Eu、Ce和Fe；導電材料占復合材料的質量比為1％～10％；導電材料與金屬粉末通過球磨方法均勻混合。本發明通過加入導電材料(石墨烯和碳纖維的混合物)，其中，石墨烯具有良好的導電性，在加熱狀態下還具有一定的粘接性，碳纖維與石墨烯聯合能夠形成線、面的導電，因此將其與金屬粉末混合，不僅可以提高金屬粉末的導電性，使金屬粉末表面所帶的負電荷迅速轉移，而且還能夠提高粉末顆粒間的粘接度，從而可以解決吹粉問題。

技術領域

本發明屬于3D打印材料技術領域，特別涉及一種電子束3D打印用金屬復合材料。

背景技術

上世紀80年代，3D打印技術誕生，與傳統的“去除”的加工方法不停，3D打印是一種自下而上的制造方式，也被稱作增材制造技術，即通過層層堆積的方式實現數字模型到實物的構建。由于其簡便、快捷優勢，自誕生以來，3D打印技術便受到了極大的關注并因此得到了快速發展。近幾十年來，3D打印技術在工業設計、建筑、汽車、航空航天、牙科、教育等領域都有所應用，但其應用和發展仍然受到諸多因素的限制。除了儀器設備及打印過程參數之外，原材料也是影響3D打印產品質量的關鍵因素，它將直接影響最終產品的表面質量、耐熱性、韌性等。因此，開發具有優越的綜合性能的復合材料來克服單一材料的缺陷和應用局限性是這一領域的研究熱點。

電子束3D打印是指粉末或者絲材在電子束的作用下形成熔池，隨著電子束束斑的移動實現燒結(或熔化)。電子束3D打印技術相比于激光作為熱源的選區融化技術，有諸多不可比擬的優勢，例如，電子束連續工作時功率密度比激光要高得多，并且在焊接過程中，電子束最大功率要比激光高好多倍，而且電子束掃描加工速度比激光加工速度快100-1000以上，能夠直接生產模具和零件。由于電子束的工作環境為真空，其生產出的模具和零件氣孔和氧化層幾乎沒有，因此他們的機械性能、強度都比激光選區熔化出來的要好些。而且其材料應用范圍廣，聚焦集中，功率更大，高真空保護，掃描速度快，電磁偏轉控制更方便，能量利用率更高。

電子束3D打印技術是將電子束焊接的優點和快速制造技術的優點結合起來的產物。但是，電子束3D打印過程中會出現一種特殊的現象——吹粉，是指金屬粉末顆粒在熔化之前已經偏離了原先鋪粉位置的現象，進而無法進行電子束粉末熔化成形。局部吹粉問題會使基板工作區域粉末稀少；而嚴重時，基板工作區域的粉末會全面潰散，從而形成類似“沙塵暴”現象。

有鑒于此，本發明旨在提供一種3D打印用金屬復合材料，其通過加入石墨烯，并添加稀土元素(Ce和Eu)，能夠很好的解決吹粉問題，使得電子束3D打印能夠正常進行。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術的不足，而提供一種3D打印用金屬復合材料，其通過加入石墨烯，并添加稀土元素(Ce和Eu)，能夠很好的解決吹粉問題，使得電子束3D打印能夠正常進行。

為了實現上述目的，本發明所采用如下技術方案：

一種電子束3D打印用金屬復合材料，包括金屬粉末和導電材料，所述導電材料包括石墨烯和碳纖維，按原子百分比計，所述金屬粉末包括：

C 0.01％～0.1％；

Mn 0.1％～2.0％；

P 0.02％～0.08％；

S 0.005％～0.03％；

Cu 0.01％～0.05％；

Ni 8.0％～11.0％；

Cr 15％～20％；

Mo 0.01％～0.05％；

Al 0.005％～0.05％；