[發明專利]一種鋪粉式3D打印CuCr2合金的制備方法

有效

• 申請號: 202010957732.5
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN111822724B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 姚培建;劉凱;王文斌;王小軍;李剛;張石松;李鵬;武旭紅
• 申請（專利權）人: 陜西斯瑞新材料股份有限公司
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;B22F1/00;B22F3/105;B33Y10/00;B33Y40/20;B33Y70/00;C22C9/00;C25C5/02
• 代理公司: 北京棧橋知識產權代理事務所(普通合伙) 11670
• 代理人: 潘衛鋒

本發明公開了一種鋪粉式3D打印CuCr2合金的制備方法，涉及有色金屬材料制造技術領域，包括配料、混合、烘干、制圖、打印、脫樣、熱處理、機加工，主要應用于輸配電、航空、航天、散熱、電接觸等方面，具有組織均勻、晶粒細化、導電率高、加工方式簡單易行等優點，Cr含量為2wt％，主要是選取Cu?Cr共晶點附近成分，理論上在所有Cu?Cr合金中具有最優性能：易加工、電導率與純銅相似甚至高于銅、轉變溫度較高等；CuCr2合金材料是以混合好的CuCr粉采用選取激光熔化的3D打印方式層層熔化堆積成型，可以同時進行多種規格零件的一次性打印成型，具備外觀個性化定制條件。

技術領域

本發明涉及有色金屬材料制造技術領域，具體是涉及一種鋪粉式3D打印CuCr2合金的制備方法。

背景技術

由于稀有金屬在現代工業中具有重要意義，有時也將它們從有色金屬中劃分出來，單獨成為一類。而與黑色金屬、有色金屬并列，成為金屬的三大類別。

有色金屬是國民經濟發展的基礎材料，航空、航天、汽車、機械制造、電力、通訊、建筑、家電等絕大部分行業都以有色金屬材料為生產基礎。隨著現代化工、農業和科學技術的突飛猛進，有色金屬在人類發展中的地位愈來愈重要。它不僅是世界上重要的戰略物資，重要的生產資料，而且也是人類生活中不可缺少的消費資料的重要材料。

研究結果表明：Cu-1.0～3.0% Cr等共晶點（Cu-1~3%Cr等共晶點，其中Cu-1~3%Cr指的是，余量為銅，鉻含量從1%-3%的一個范圍，等字的意思是這個范圍的集合）附近成分組合以熔鑄方式生產進行定向凝固時，在初生相α相件生長的共晶相會受到嚴重影響，然后在熱場不定向和生長空間受限的雙重作用下，共晶無定向的雜亂生長，最終形成非平衡組織——離異共晶，不符合使用要求。

目前加工銅鉻合金的方式一般有熔鑄、電弧熔煉、粉末冶金等，這些方式只能加工Cr含量小于1%或者大于5%的偽共晶，卻無法獲取優質的CuCr共晶組織。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種鋪粉式3D打印CuCr2合金的制備方法。

本發明的技術方案是：一種鋪粉式3D打印CuCr2合金的制備方法，包括以下步驟：

（1）配料：將電解鉻粉與氣霧化銅粉進行混合得到混合粉，其中電解Cr粉的質量百分比為2wt%，氣霧化銅粉的質量百分比為98wt%；

（2）混合：將稱量好的混合粉裝入氣氛保護球磨機中，球料比在1:2到1:5之間；抽真空至小于10Pa，再充入氫氣至0.8MPa；然后開始球磨，球磨時間在1-5h之間，得到CuCr2粉；

（3）烘干：將混合好的CuCr2粉裝入真空烘箱烘干，溫度80-150℃，保溫3-6h，溫度降至40℃以下出爐；

（4）制圖：進行圖紙繪制并剖分，制圖過程注意零件縱向需要錯位排布，減少打印阻力；在機器上設置工藝參數時，對零件和支撐外輪廓掃描次數選2次，觀察激光運行軌跡，進一步確定設定的參數無誤，用來加固模型；

（5）打印：將烘干好的CuCr2粉裝入3D打印設備粉倉中，并使用冰鏟搗實備用；采用SLM-3D打印鋪粉技術加工，手動在不銹鋼基板鋪粉一層后導入圖形，洗氣完成后開啟風機和基板加熱，風機速度為標準風速的30-55%，標準風速是4m/s，基板溫度設定在80-120℃，溫度穩定后開始激光選區掃描打印；掃描過程保護氣使用氬氣，設備打印環境為正壓；激光光斑直徑為0.05mm，打印單層厚度在0.02-0.06mm；打印使用功率為100-150W；掃描速度在200-300m/s；

（6）脫樣：將打印好的零件或者胚料使用線切割的方式進行脫樣；

（7）熱處理：脫樣后的零件或者坯料在真空環境或者氣氛保護環境下熱處理，熱處理方式為：400-600℃時效處理4-6小時，降溫至爐溫小于60℃出爐取件；