[發明專利]一種用于3D打印搭接電子束制備涂層的方法

在審

• 申請號: 201910859163.8
• 申請日: 2019-09-11
• 公開（公告）號: CN110714199A
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 簡明德;黃衛東;練國富;劉成武;書鐵平
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B22F3/105;B22F7/04;B33Y10/00
• 代理公司: 35100 福州元創專利商標代理有限公司
• 代理人: 林捷;蔡學俊

1.一種用于3D打印搭接電子束制備涂層的方法， 其特征在于：將金屬或陶瓷粉末,金屬/陶瓷粉末通過3D打印以逐層打印在基材表面上,逐層打印由三維模型根據設定層厚進行，接著對基材表面的金屬或陶瓷粉末,金屬/陶瓷粉末混合成膏狀或糊狀預熱，以形成熔積層，該預熱所采用的加熱裝置包括放置在工作臺上的高頻振動器和感應加熱線圈，高頻振動器作用于所述熔積層與所述基材的底部，所述基材圍繞設置感應加熱線圈以作為預熱，預熱后用電子束熔化熔積層形成金屬/陶瓷復合梯度涂層, 最后該金屬/陶瓷復合涂層再通過感應加熱線圈進行后熱退火處理。

2.根據權利要求1所述的用于3D打印搭接電子束制備涂層的方法， 其特征在于：所述基材表面預先進行打磨，并輔之以丙酮和無水乙醇清洗除去基材表面的油污。

3.根據權利要求1所述的用于3D打印搭接電子束制備涂層的方法， 其特征在于：所述金屬或陶瓷粉末,金屬/陶瓷粉末需要過150-250目篩后烘干,以高溫耐火梯度涂層材料為例包括由內之外依序設置在表面的基底層為100%NiCrAl、過渡層為60%NiCrAl40%Al2O3和面層為100%Al2O3組成。

4.根據權利要求1所述的用于3D打印搭接電子束制備涂層的方法， 其特征在于：所述3D打印前先通過計算機輔助設計（CAD）或計算機動畫建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區”成逐層的截面，打印機通過讀取文件中的橫截面信息，然后將切片數據導入高頻手的控制系統，使得高頻手帶著裝載金屬或陶瓷粉末,金屬/陶瓷粉末膏狀或糊狀的3D激光成型鋪粉裝置在所需成型的部位行走掃描，再將各層截面粘合。

5.根據權利要求1所述的用于3D打印搭接電子束制備涂層的方法， 其特征在于：3D打印時采用激光選區熔化成形設備,利用數據建模得到的切片數據控制數控系統帶動功率為130-170W，掃描速度 800-1200 mm/s, 掃描間距0.04-0.08mm,鋪粉厚度 20-50μm,光斑直徑0.05-0.15mm,氬氣100-300ppm, 搭接率10～80μm,成形型態為平行或斜角45度或垂直的光束對含有松香酒精的金屬或陶瓷粉末,金屬/陶瓷粉末膏狀或糊狀熔積層如基底層, 過渡層與面層分別掃描加熱，使金屬或陶瓷粉末,金屬/陶瓷粉末成激光選區燒結熔積層。

6.根據權利要求1所述的用于3D打印搭接電子束制備涂層的方法，其特征在于：利用數據建模得到的切片數據控制數控系統帶動高能量密度激光選區熔化成形設備的激光束對金屬或陶瓷粉末,金屬/陶瓷粉末膏狀或糊狀掃描燒結優化，形成一層金屬或陶瓷粉末,金屬/陶瓷粉末激光熔積層，其中工藝參數:激光束功率為130-170W，掃描速度 800-1200 mm/s, 掃描間距0.04-0.08mm,鋪粉厚度 20-50μm,光斑直徑0.05-0.15mm,氬氣100-300ppm,搭接率10～80μm,成形型態為平行或斜角45度或垂直；利用數控系統帶動金屬粉末3D激光選區熔化成形鋪粉裝置上升一個金屬或陶瓷粉末,金屬/陶瓷粉末激光熔積層的高度，重復電子束焊覆熔化燒結的過程制備出所需的金屬復合梯度涂層成型件。

7.根據權利要求1所述的用于3D打印搭接電子束制備涂層的方法，其特征在于：電子束焊覆的工藝參數如下：的各工藝參數如下：加速電壓 25-300kV， 聚焦電流 200-500 mA，電子束流 20-100 mA， 焊接速度 10-50 mm/s， 掃描頻率 50-300 Hz， 掃描形狀為圓形或方形。

8.根據權利要求1所述的用于3D打印搭接電子束制備涂層的方法，其特征在于：所述金屬或陶瓷粉末、金屬與陶瓷混合粉末或包覆型粉末。