[发明专利]一种难熔金属零件的3D打印方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印技术，尤其涉及一种难熔金属零件的3D打印方法及系统。

背景技术

3D 打印是快速成形技术的一种，它是以数字模型文件为基础、通过逐层堆积材料的方式来构造物体的技术。3D打印常见材料包括高分子材料、金属和陶瓷等。其中，高分子材料由于熔点低或者可光固化，是最容易实现3D打印的材料。对于金属而言，逐层堆积的实现要求使金属粉能被熔化或发生烧结，通常熔点较低的金属较容易进行3D打印，例如铝合金。钛合金、不锈钢等，熔点超过1500℃的金属则需要采用很高功率密度的激光束或电子束才能实现3D打印。而具有高熔点（>1800℃）的难熔金属，例如锆、钼、钨、铼等，则难以实现3D打印。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能耗低、适合制造各种复杂形状的难熔金属零件的3D打印方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种难熔金属零件的3D打印方法，包括以下步骤：

S1：建立零件三维模型，通过切片处理软件将所述零件三维模型生成多层切片文件，并将所述多层切片文件输入计算机中；

S2：启动化学气相反应装置，将包含难熔金属元素的气态先驱体在载气的作用下，通过喷嘴送到高温平面基台，气态先驱体在高温平面基台的作用下发生分解，使难熔金属在高温平面基台上沉积；

S3：所述计算机根据多层切片文件控制高温平面基台移动，实现难熔金属的离散堆积，最终形成所需难熔金属零件。

作为上述技术方案的进一步改进：

在进行步骤S2时，先将难熔金属粉末加热至可与氯气反应生成氯化物的温度，再通入氯气反应生成氯化物，并使氯化物升华形成所述包含难熔金属元素的气态先驱体。

在进行步骤S2时，将含有难熔金属的有机物加热至升华温度，形成所述包含难熔金属元素的气态先驱体。

所述载气为惰性气体。

所述高温平面基台的温度为使气态先驱体发生分解的温度。

所述气态先驱体的通入流量为10ml/min～200ml/min，所述载气的通入流量为气态先驱体流量的2~10倍。

一种用于实现上述方法的难熔金属零件的3D打印系统，包括化学气相反应装置、高温平面基台、载气输入装置、喷嘴和根据所述难熔金属零件的多层切片文件控制高温平面基台移动的计算机，所述化学气相反应装置输出端与载气输入装置输出端连通后与喷嘴连接，所述喷嘴朝向高温平面基台固定设置。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述化学气相反应装置包括先驱体原料输入装置和升华装置，所述先驱体原料输入装置与升华装置连通，所述升华装置输出端与载气输入装置输出端连通后与喷嘴连接。

所述3D打印系统还包括封闭的成型腔和废气处理装置，所述高温平面基台、喷嘴和升华装置均设于成型腔内，所述废气处理装置与成型腔连通。

所述3D打印系统还包括加热控制装置，所述加热控制装置与高温平面基台和升华装置连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的难熔金属零件的3D打印方法，可在远低于难熔金属熔点的较低温度下实现难熔金属的堆积成形，且无需大功率激光器或电子束发生器，能耗低；可直接制成所需难熔金属零件，近净成形，无需中间环节，且适合制造各种复杂形状的零件，尤其是在制造内部有复杂异形结构（如空腔）、用传统方法如化学气相沉积法或电沉积法无法制造的复杂难熔金属零件时，更能突显其优势；实验证明，制得的难熔金属零件致密度可达理论密度的99.5%以上。本发明的难熔金属零件的3D打印系统，其结构简单，能够顺畅执行本发明的难熔金属零件的3D打印方法。

附图说明

图1是本发明难熔金属零件的3D打印方法的流程图。

图2是本发明难熔金属零件的3D打印系统的结构示意图。

图中各标号表示：

1、计算机；2、化学气相反应装置；21、先驱体原料输入装置；22、升华装置；3、高温平面基台；4、载气输入装置；5、喷嘴；6、成型腔；7、废气处理装置；8、加热控制装置。

具体实施方式

图1示出了本发明的一种难熔金属零件的3D打印方法流程，该方法包括以下步骤：

S1：建立零件三维模型，通过切片处理软件将零件三维模型生成多层切片文件，并将多层切片文件输入计算机1中；