[發明專利]一種薄壁管狀構件的增材制造方法

有效

• 申請號: 202110734376.5
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113458412B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 崔烺;朱繼宏;趙健;李韶英;馮勝強;劉光;陳杰;賈利;王曉霞;張龍;戴宇
• 申請（專利權）人: 中國兵器科學研究院寧波分院;西北工業大學
• 主分類號: B22F10/10
• 分類號: B22F10/10;B22F10/64;B22F10/66;B22F5/12;C21D9/08;C22F1/02;C22F1/18;C23C4/02;C23C4/08;C23C4/134;C23C24/04;C23C28/02;C25F3/04;C25F3/06
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛;袁翊朦

1.一種薄壁管狀構件的增材制造方法，其特征在于：包括以下步驟

1)將管狀鈦基體裝夾在機床上，對管狀鈦基體表面進行除油、干燥及噴砂處理；

2)在所述步驟1)的鈦基體的外壁制備鋁/不銹鋼復合涂層，形成鈦-鋁/不銹鋼復合管基體；其中，制備鋁/不銹鋼復合涂層時采用鋁/不銹鋼復合粉末噴涂的方式，其中不銹鋼為Cr25雙相不銹鋼，鋁/不銹鋼復合粉末中雙相不銹鋼的質量百分數比為5％～30％；

3)將目標涂層對應的金屬粉末混勻，采用噴涂設備在所述步驟2)得到的鈦-鋁/不銹鋼復合管基體的外壁上噴涂所述金屬粉末來增材制造目標涂層，得到鈦-鋁/不銹鋼-目標涂層復合管；所述目標涂層對應的金屬粉末為鉭粉末或鈮粉末或鉭合金粉末或鈮合金粉末；

4)將所述步驟3)中的鈦-鋁/不銹鋼-目標涂層復合管浸泡入加熱的氫氧化鈉水溶液中，利用不耐腐蝕的鋁與耐腐蝕的不銹鋼構成電偶腐蝕，加快中間位置的鋁/不銹鋼復合涂層的腐蝕，進而去除位于中間位置的鋁/不銹鋼復合涂層，從而管狀鈦基體脫落，得到目標涂層對應的管狀構件；

5)將所述步驟4)得到的目標涂層對應的管狀構件進行熱處理；

6)對所述步驟5)熱處理后的管狀構件進行機械加工，最終獲得所需的薄壁管狀構件。

2.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述步驟1)中的所述鈦基體采用中空管，其直徑大于或等于3mm，所述噴砂設備使用超音速空氣火焰噴涂設備，噴砂時的空氣壓力為60～80PSI，丙烷壓力為50～70PSI，噴砂距離為200～300mm，噴砂速率為80～200g/min。

3.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述步驟2)制備鋁/不銹鋼復合涂層時雙相不銹鋼粉末粒度為70～150μm，鋁/不銹鋼復合涂層的厚度大于或等于0.2mm。

4.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于：在所述步驟2)中，所述鋁/不銹鋼復合涂層的制造方法采用等離子噴涂、氧乙炔噴焊、超音速火焰噴涂、冷噴涂中的任一種。

5.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述步驟3)中目標涂層對應的金屬粉末的松裝密度為6～14g/cm³，目標涂層的厚度大于或等于0.2mm。

6.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述步驟3)中的噴涂是保護氣氛冷噴涂，首先將噴涂腔室抽真空至600～800Pa，然后往噴涂腔室通入純度不低于99％的氮氣或氬氣至0.1～0.3MPa，并在噴涂過程中不斷將氮氣或氬氣通入噴涂腔室，以維持噴涂腔室內的壓力。

7.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述步驟3)采用的噴涂設置包括保護氣氛冷噴涂系統、無保護氣氛冷噴涂系統、氦氣循環冷噴涂系統、激光輔助冷噴涂系統中的任一種。

8.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述步驟4)中氫氧化鈉水溶液的質量百分比濃度為5～60％，溫度為40～100℃，浸泡時間為10～100h。

9.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述步驟5)中熱處理的溫度為1200～1500℃，熱處理的時間為0.5～4h，熱處理的環境采用真空熱處理或者氬氣熱處理或者氮氣熱處理。

10.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述步驟6)中最終獲得的管狀構件的內徑大于或等于3mm，壁厚大于或等于0.1mm。