[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

本發明涉及一種用于3D打印搭接電子束制備涂層的方法，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處理。本發明極大地縮短產品的研制周期，提高生產率和降低生產成本。

技術領域：

本發明涉及一種用于3D打印搭接電子束制備涂層的方法。

背景技術：

激光3D打印技術是近二十年來制造技術的一項重大突破，其對制造業的影響力可以與二十世紀中期的數控機床相比。激光3D打印技術可直接快速制造復雜的功能零部件，在材料選擇、設計自由度以及產品研發等方面具有很大的競爭優勢，并能大大縮短加工周期，大幅減少制造準備和數據轉換的時間，相對于傳統的材料切削成形，該技術所代表的增材制造方式是一種重大的創新。3D打印制造技術是一種近凈成形技術，其打印成形件的規格尺寸與最終產品非常接近，與傳統的金屬材料結構件變形制備技術相比，增材制造（3D 打印）技術是一種具有自身特點的新興制造技術。與傳統的“去除”式的切削加工方式不同，該技術以“生長”式的理念進行逐層沉積，極大地提升了原材料的利用率。同時由于避免了大量模具的設計和加工過程，極大地縮短了構件的制備周期。與傳統的變形工藝相比，3D打印技術省去了模具設計和制造過程，也不需要大型的熱加工設備和長時間的加熱、熱變形過程，具有較短的生產周期。解決了現有技術中成型精度低、粉末利用率低的問題，且避免了常規需要較多輔助粉末、尺寸受限的問題。

相關專利的如下：公開號：CN 107225245 A；專利名：金屬粉末3D激光成型鋪粉裝置及成型方法；及申請號：CN 201811514812.2；專利名：一種預置層和超聲相結合的提高涂層結合力方法和申請號：CN201210097330.8；專利名：以擠壓法預置粉末進行激光熔覆得到復合涂層的方法；CN201910476904.4；專利名：一種硬質合金-金剛石復合材料及其制備方法; CN 109396441 A；專利名：一種電子束焊接激光選區熔化成形零件的熱處理方法; CN109295343 A；專利名：一種鈦合金齒輪及其制備方法;上述專利文獻里現有的復合涂層的制備方法、復合涂層在外載或熱應力的作用下，容易涂層的剝落，涂層剝落、鼓泡或開裂等現象，成型精度不高的問題，無形之中增加成本。

發明內容:

本發明要解決的技術問題在于針對上述現有技術中存在的不足，提供一種用于3D打印搭接電子束制備涂層的方法，該用于3D打印搭接電子束制備涂層的方法有利于提高金屬或陶瓷粉末,金屬/陶瓷粉末利用率，并具有好的成型精度。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

本發明用于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，高頻振動器的工藝參數如下工作頻率范圍為20～150Hz， 振動時間20-50s，振幅0.5-1mm,最大輸出功率為2kW;所述基材圍繞設置感應加熱線圈以作為預熱，感應加熱線圈設置參數如下: 輸入電壓： 100-420V， 輸出功率：50-100kW，升溫速率10-50℃/min，基體預熱溫度200-400℃, 后熱溫度500-650℃, 感應頻率：20-50 kHz;預熱后用電子束熔化熔積層形成金屬/陶瓷復合涂層, 最后該金屬/陶瓷復合梯度涂層再通過感應加熱線圈進行后熱處理。

進一步，上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。