一种SLM式3D打印Cu合金的制备方法技术

本申请涉及铜合金材料增材制造技术领域的一种SLM式3D打印Cu合金的制备方法，包括：配料：打印所述Cu合金使用气雾化Cu合金粉末，所述Cu合金粉末中，Ni的质量百分比为0.1

【技术实现步骤摘要】
一种SLM式3D打印Cu合金的制备方法


[0001]本申请涉及铜合金材料增材制造
，具体涉及一种SLM式3D打印Cu合金的制备方法，尤其涉及一种用于铜镍锰硅合金的激光选区熔化的增材制造方法。

技术介绍

[0002]SLM(激光选区熔化技术)是增材制造技术的一种实施方式，由粉床选区激光烧结技术发展而来，加工原料为金属粉末，以激光作为能量源，通过高密度的激光能量束熔化粉末床上的特定区域，逐层叠加制造出所需的零件的一种制造技术。激光选区熔化技术(SLM)突破了传统制造工艺的变形成形和去除成形的常规思路，只根据CAD图，利用金属粉末无需任何夹具和模具，直接获得复杂的任意零部件，实现“净成形”的材料加工新理念，特别适合复杂难加工的铜合金、高温合金等零件。
[0003]铜合金是以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金，常用的铜合金分为黄铜、青铜和白铜，Cu合金具有优异的耐磨损、耐腐蚀性能、理想的强度、较高的抗软化温度、导电性和导热性等，在航空航天、汽车领域以及电子电器领域中具有良好的应用前景。其中，Cu
‑
Ni
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Mn
‑
Si合金，被广泛应用于火箭燃烧室、大规模集成电路引线框架、高铁接触线、热交换器等，但随着国家工业的迅猛发展，对铜合金工艺以及制备提出了更高的要求，目前增材制造Cu合金仍然较少，铜合金对于激光的吸收率较低，以及导热率太高能量被吸收走，且Mn在激光作用下容易挥发形成孔洞和裂纹，增材制造成型工艺困难。

技术实现思路

[0004]鉴于
技术介绍
中存在的问题，本申请提供一种SLM式3D打印Cu合金的制备方法，可以减少Cu合金材料的浪费并降低Cu合金复杂件的制造周期，进而促进Cu合金在各领域的应用，以用于提高铜合金的耐磨性、耐腐蚀性、导热性以及力学性能。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供一种SLM式3D打印Cu合金的制备方法，包括：配料：打印所述Cu合金使用气雾化Cu合金粉末，所述Cu合金粉末中，Ni的质量百分比为0.1
‑
10wt％，Mn的质量百分比为2
‑
5wt％，Si的质量百分比为2
‑
6wt％，余量为Cu；SLM式3D打印：将所述Cu合金粉末装入3D打印设备粉仓内，使用SLM选区激光熔化加工方式，并按照计算机生成的预加工件三维模型进行加工，在基板上进行打印；线切割：运用线切割的方式对打印好的Cu合金工件进行线切割。
[0006]通过使用本技术方案中的SLM式3D打印Cu合金的制备方法，通过增材3D打印设备和自主研制的高性能、高质量、低成本的Cu
‑
Ni
‑
Mn
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Si合金粉末，选择SLM(选区激光熔化)增材制造方式，能够增加Cu合金的高强度以及耐磨损耐腐蚀性能，导热性以及力学性能，同时可以直接加工成品或者半成品毛坯，减少Cu合金材料的浪费并降低Cu合金复杂件的制造周期，进而促进Cu合金在各领域的应用。
[0007]另外，根据本申请的SLM式3D打印Cu合金的制备方法，还可具有如下附加的技术特征：
[0008]在本专利技术的一些实施方式中，所述Cu合金粉末的球形度范围为0.55
‑
0.88。
[0009]在本专利技术的一些实施方式中，所述Cu合金粉末的粉末粒径为15
‑
53μm且呈正态分布；
[0010]优选地，所述的Cu合金粉末中粒径≤15μm的粉末颗粒数量占0.14％以下；
[0011]优选地，所述的Cu合金粉末中粒径≤50μm的粉末颗粒数量占90.38％以下；
[0012]优选地，所述的Cu合金粉末中粒径≥60μm的粉末颗粒数量占2％以下；
[0013]优选地，所述的Cu合金粉末中粒径小于53μm的粉末颗粒数量占95％以上。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，所述的SLM式3D打印过程使用氩气作为保护气体；
[0015]优选地，打印环境为正压；
[0016]优选地，3D打印设备的成型室压力为12.0mbar；
[0017]优选地，3D打印设备的成型室氧含量≤0.04％。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，所述3D打印设备的激光光斑直径为75
‑
90μm；
[0019]优选地，3D打印设备激光束扫描速度为1000
‑
1400mm/s；
[0020]优选地，3D打印设备打印时的功率为400
‑
500w。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，所述的SLM式3D打印过程激光扫描策略采用条纹扫描模式；
[0022]优选地，所述条纹扫描模式的激光扫描间距为0.02
‑
0.08mm；
[0023]优选地，所述条纹扫描模式的扫描矢量的方向，上一层相对于下一层逆时针旋转67
°
。
[0024]在本专利技术的一些实施方式中，所述的SLM式3D打印的铺粉厚度为0.02
‑
0.08mm；
[0025]优选地，所述的SLM式3D打印的铺粉厚度为0.03mm。
[0026]在本专利技术的一些实施方式中，所述线切割包括：将加工程序输入到控制器；开运丝，开水泵，调节喷水量，接通电源，选择参数；进入加工状态，将Cu合金工件在基板上完整的切割下来。
[0027]在本专利技术的一些实施方式中，所述的计算机生成预加工件三维模型包括：在软件中画出所需的零件三维图，导入到3D打印机的切片软件中，对模型进行二维切片分层，设置打印顺序，再将模型切片分层文件导入到3D打印机中。
[0028]与现有技术相比，本专利技术达到了以下技术效果：
[0029]1.本工艺加工出来的合金材料成分均匀、金相组织致密，无宏观偏析，尺寸形状没有限制，并且，这种加工方式加工的合金零件具有极好的导热性和高温摩擦性，在航空汽车和电子工业领域中具有良好的应用前景；
[0030]2.打印顺序和铺粉方向的合理设置，节约了打印时间，提高了打印效率，降低了打印成本。
附图说明
[0031]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0032]图1是实施例一制备的Cu
‑
1Ni
‑
3Si
‑
3Mn合金的金相组织照片；
[0033]图2是实施例四制备的Cu
‑
1Ni
‑
3Si
‑
3Mn合金的金相组织照片；
[0034]图3是实施例一制备的Cu
‑
1Ni
‑
3Si
‑
3Mn合金的SEM照片；
[0035]图4是激光扫描策略示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SLM式3D打印Cu合金的制备方法，其特征在于，包括：配料：打印所述Cu合金使用气雾化Cu合金粉末，所述Cu合金粉末中，Ni的质量百分比为0.1
‑
10wt％，Mn的质量百分比为2
‑
5wt％，Si的质量百分比为2
‑
6wt％，余量为Cu；SLM式3D打印：将所述Cu合金粉末装入3D打印设备粉仓内，使用SLM选区激光熔化加工方式，并按照计算机生成的预加工件三维模型进行加工，在基板上进行打印；线切割：运用线切割的方式对打印好的Cu合金工件进行线切割。2.根据权利要求1所述的SLM式3D打印Cu合金的制备方法，其特征在于，所述Cu合金粉末的球形度范围为0.55
‑
0.88。3.根据权利要求1或2所述的SLM式3D打印Cu合金的制备方法，其特征在于，所述Cu合金粉末的粉末粒径为15
‑
53μm且呈正态分布；优选地，所述的Cu合金粉末中粒径≤15μm的粉末颗粒数量占0.14％以下；优选地，所述的Cu合金粉末中粒径≤50μm的粉末颗粒数量占90.38％以下；优选地，所述的Cu合金粉末中粒径≥60μm的粉末颗粒数量占2％以下；优选地，所述的Cu合金粉末中粒径小于53μm的粉末颗粒数量占95％以上。4.根据权利要求1所述的SLM式3D打印Cu合金的制备方法，其特征在于，所述的SLM式3D打印过程使用氩气作为保护气体；优选地，打印环境为正压；优选地，3D打印设备的成型室压力为12.0mbar；优选地，3D打印设备的成型...

【专利技术属性】
技术研发人员：新巴雅尔，常敏，峰山，朱倩，肖红弟，胡晓明，
申请(专利权)人：北京三航极材精细制造技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：