一种通过化学镀银来降低3D打印锌粉蒸发形成锌银合金的方法技术

本发明专利技术属于锌粉的表面改性领域，公开了一种通过化学镀银来降低3D打印锌粉蒸发形成锌银合金的方法，通过化学镀银的方法在锌粉表面镀上一层离散分布的金属银，制备的锌银合金粉末兼具了球形度较好且符合选区激光熔化粉末要求，具有粉末蒸发得到抑制、晶粒细小、抗菌能力提高的优点。本发明专利技术使用低浓度(5g/L)的SnCl2溶液对锌粉进行敏化，使锌粉的表面离散随机分布一层Sn

【技术实现步骤摘要】
一种通过化学镀银来降低3D打印锌粉蒸发形成锌银合金的方法


[0001]本专利技术属于锌粉的表面改性领域，特别涉及一种通过化学镀银来降低3D打印锌粉蒸发形成锌银合金的方法。

技术介绍

[0002]锌及其合金由于良好的生物相容性以及适宜的降解速率等特点被广泛应用于骨修复以及血管支架等生物领域。以往关于锌基材料的制备大多使用传统的加工方法，往往无法制备各种复杂结构的零件，因此在骨植入物以及支架结构的应用上受到限制。
[0003]选区激光熔化技术是金属增材制造技术的一种，其工作流程是通过将高能激光束聚焦到成型平面上以一定速率和路径进行运动，对成型平面上的单层粉末进行选择性地熔化并凝固，最后逐层叠加得到三维实体零件的过程。选区激光熔化技术具有分层制造，逐层叠加的特性，可以调控零件孔隙率、几何形状及显微组织。相比于传统的铸造方法，选区激光熔化技术不受零件复杂结构的限制，选区激光熔化技术可以很方便的制备各种拓扑结构的零件，也可以为患者定制特定的植入物，因此可以更好地满足未来医疗个性化、精准化的要求。
[0004]但由于纯锌的熔点(419.5℃)和沸点(907℃)较低，使得在使用选区激光熔化技术制备纯锌零件时锌粉容易蒸发，产生大量的烟雾，烟雾聚集在成型室会减弱激光能量的输入，大量的蒸发也会使得试样中存在较多的匙孔，影响零件的成型质量，现在大部分研究都是通过设计一个合理的循环气流系统来减少蒸发对试样加工的影响，当循环气流的流速和流量合适时，就可以很好地去除蒸发烟雾，但这种方法并没有从根本上解决选区激光熔化纯锌加工过程中蒸发的问题，如何改善选区激光熔化纯锌加工过程中熔池中的温度场，使得熔池内部的最高温度不超过锌的沸点，对从根本上抑制锌粉的蒸发有着重大的意义。
[0005]银具有导热性好、生物相容性好、抗氧化能力强等优点，因此可以通过在锌粉表面加入一层均匀的金属银，在使用选区激光熔化技术加工锌银合金的时候，由于银优良的导热性，有利于热量的传递，使得熔池中的最高温度要远低于锌的蒸发温度，从而可以达到抑制锌粉蒸发的作用。金属粉末合金化最主要的方法是球磨法制粉，然而球磨法制备的合金粉末往往面临着球形度较差的问题，球形度差会降低粉末的流动性，影响选区激光熔化过程中的铺粉过程，从而影响成型零件的精度和质量。
[0006]化学镀是一种新型的金属表面处理技术，是在不外加电流的情况下使用还原剂将镀液中金属离子还原成金属，并沉积到零件表面的一种表面处理方法。主要包括化学镀镍、化学镀铜、化学镀银、化学镀金等。
[0007]因此，有必要研究一种在选区激光熔化纯锌加工过程中降低锌粉易蒸发的加工方法，从根本上抑制锌粉的蒸发。

技术实现思路

[0008]为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种通过化学镀银来降低3D打印锌粉蒸发形成锌银合金的方法，先对锌粉进行化学镀银，然后在高纯氩气氛围条件下，使用选区激光熔化技术制备锌银合金。
[0009]本专利技术另一目的在于提供上述方法制备的锌银合金。
[0010]本专利技术再一目的在于提供上述锌银合金用于植入人体的骨修复以及血管支架中的应用。
[0011]本专利技术的目的通过下述方案实现：
[0012]一种通过化学镀银来降低3D打印锌粉蒸发形成锌银合金的方法，主要包括以下步骤：
[0013](1)对锌粉进行化学镀银：采用SnCl2溶液对锌粉表面进行敏化处理，在锌粉表面均匀吸附一层离散的Sn
2+
，接着用水清洗；接下里用银氨溶液对预处理后的锌粉进行活化，活化完成后进行清洗、干燥；然后，将银氨溶液缓慢滴入含还原剂的烧杯中，搅拌至溶液均匀后完成化学镀银，离心、清洗，抽滤脱水、干燥，得到锌银合金粉末；
[0014](2)将步骤(1)获得的锌银合金粉末进行筛分，使用筛子筛取符合选区激光熔化粒径要求的15
‑
45μm粉末，然后将粉末放入金属3D打印机中，先通入气体降低氧含量，然后使用3D打印机加工锌银合金零件，待零件加工完成后去除零件，使用电火花线切割机器将零件从基板上切下，获得零件。
[0015]步骤(1)中所述的SnCl2溶液优选为5g/L；每1g锌粉对应使用1mLSnCl2溶液进行浸泡30min敏化；所述的锌粉优选为符合选区激光熔化要求的纯锌粉末，尺寸在15
‑
45μm范围内；
[0016]步骤(1)中所述的银氨溶液用硝酸银、氨水以及氢氧化钠配制，配置银氨溶液所需要试剂比例为AgNO
3 0.1～5g：NH3·
H2O 20～120mL，用0.1mol/LNaOH溶液将反应体系的pH值调节到12
‑
14，其中优选AgNO3质量浓度为1g/L；
[0017]步骤(1)中所述的活化为将预处理后的锌粉加入装有银氨溶液的烧杯内并置于超声波发生器中超声处理15
‑
30min；每1g预处理后的锌粉对应使用1mL银氨溶液进行活化；
[0018]步骤(1)中所述银氨溶液与还原剂的体积比为1:1；所述的还原剂为葡萄糖、水、乙醇配制而成，还原液中各物质的用量比为800mL水：200mL无水乙醇：0.5mol葡萄糖；
[0019]步骤(1)中所述的抽滤脱水为使用抽滤机将镀银锌粉中的水分去除，然后使用无水乙醇脱水2
‑
3次；
[0020]步骤(1)中所述的干燥为在100
‑
120℃真空干燥箱内干燥；
[0021]步骤(2)中所述的干燥是指在100
‑
120℃真空干燥箱中干燥6
‑
8h；
[0022]步骤(2)中所述的通入气体降低氧含量是指通入浓度为99.999％高纯氩气将机器内的氧含量降低至80ppm；
[0023]步骤(2)中所述金属3D打印机的加工参数范围为功率40
‑
100W，速度300
‑
400mm/s，层厚为30μm，扫描间距为70μm。
[0024]一种由上述方法制备得到的锌银合金。
[0025]上述的锌银合金用于植入人体的骨修复以及血管支架中的应用。
[0026]本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
[0027]1、本专利技术通过化学镀银法制备的锌银合金粉末具有如下特点：(1)锌粉的球形度不会被破坏，球形度符合选区激光熔化粉末的要求；(2)锌粉表面的银层离散随机分布均匀，因此不需要提高激光功率来熔化金属银，同时银的抗氧化能力强，有利于抑制锌粉的保存与运输过程中的氧化现象；(3)锌粉的蒸发得到很好地抑制；(4)由于银的熔点远高于锌，在凝固的过程中由于异质形核，起到细化凝固组织晶粒的作用；(5)由于银具有良好的抗菌性能，本专利技术通过选区激光熔化技术制备出来的锌银合金抗菌性能有一定的提升，有利于未来植入人体后可以起到减少炎症的作用。
[0028]2、本专利技术使用低浓度(5g/L)的SnCl2溶液对锌粉进行敏化，目的在于是锌粉的表面离散随机分布一层S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过化学镀银来降低3D打印锌粉蒸发形成锌银合金的方法，其特征在于主要包括以下步骤：(1)对锌粉进行化学镀银：采用SnCl2溶液对锌粉表面进行敏化处理，在锌粉表面均匀吸附一层离散的Sn
2+
，接着用水清洗；接下里用银氨溶液对预处理后的锌粉进行活化，活化完成后进行清洗、干燥；然后，将银氨溶液缓慢滴入含还原剂的烧杯中，搅拌至溶液均匀后完成化学镀银，离心、清洗，抽滤脱水、干燥，得到锌银合金粉末；(2)将步骤(1)获得的锌银合金粉末进行筛分，使用筛子筛取符合选区激光熔化粒径要求的15
‑
45μm粉末，然后将粉末放入金属3D打印机中，先通入气体降低氧含量，然后使用3D打印机加工锌银合金零件，待零件加工完成后去除零件，使用电火花线切割机器将零件从基板上切下，获得零件。2.根据权利要求1中所述的一种通过化学镀银来降低3D打印锌粉蒸发形成锌银合金的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的SnCl2溶液优选为5g/L；每1g锌粉对应使用1mLSnCl2溶液进行浸泡30min敏化；所述的锌粉优选为符合选区激光熔化要求的纯锌粉末，尺寸在15
‑
45μm范围内。3.根据权利要求1中所述的一种通过化学镀银来降低3D打印锌粉蒸发形成锌银合金的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的银氨溶液用硝酸银、氨水以及氢氧化钠配制，配置银氨溶液所需要试剂比例为AgNO
3 0.1～5g,：NH3·
H2O 20～120mL，用0.1mol/L NaOH溶液将反应体系的pH值调节到12
‑
14，其中优选AgNO3质量浓度为1g/L。4.根据权利要求1中所述的一种通过化学镀银来降低3D打印锌粉蒸发形成锌银合金的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小健，王成哲，李卫，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：