[发明专利]一种激光选区熔化成型用球形钴铬粉末的等离子体制备方法

说明书

一种激光选区熔化成型用球形钴铬粉末的等离子体制备方法，包括如下步骤：1)原料的选取：以原料总质量为100wt计算，分别选取铬27～30wt％，钼5～7wt％，硅≤1wt％，锰≤1wt％，镍≤0.5wt％，钨≤0.2wt％，铁≤0.7wt％，其余量为钴；2)熔炼原料；3)退火处理；4)破碎；5)等离子体制备球形钴铬合金粉末。本发明制备的球形钴铬粉末球形度高、流动性好、粒度分布均匀、致密性高，不但具有硬度高、耐磨性好等优点，而且具有良好的生物学相融性。

技术领域

本发明涉及金属粉末制备技术领域，特别涉及一种激光选区熔化成型用球形钴铬粉末的等离子体制备方法。

背景技术

钴基合金具有很好的耐磨性，常用于制作外科植入体、牙齿修复体以及心血管支架。不锈钢、钴基合金以及钛合金虽是很好的植入材料，然而金属的密度与人骨的密度相差几倍，目前的金属植入体几乎全部是实心，给病人带来很大负担；此外，金属的弹性模量也比骨组织弹性模量高很多，金属植入体会承担更多的载荷，而使人体骨处于应力低水平状态，易引起应力遮挡效应。在植入后期，人体骨组织由于长期缺少足够的应力刺激而被吸收，进而导致骨质疏松，极易引起骨折。

近年来多孔植入体得到广泛的应用，采用SLM(选区激光熔化(SLM -SelectiveLaser Melting)是一种金属件直接成型方法，是快速成型技术的最新发展。该技术基于快速成型的最基本思想，用逐层添加方式根据CAD数据直接成型具有特定几何形状的零件，成型过程中金属粉末完全熔化，产生冶金结合)技术进行多孔植入体的制作，在提高植入体制作精度的同时可以实现特定结构、可控孔隙率植入体的加工，对于排除应力遮挡、加速细胞渗透生长具有重要意义。此外，采用SLM技术进行钴基合金对口腔修复体的制作也得到广泛研究。然而SLM技术对于成型粉末的形貌、流动性、粒度分布等要求很高，对于不同的SLM设备以及相应的应用需要不同成分的钴铬合金，以及合金的其他性能都有特殊要求，但已有的钻铬钼合金球形颗粒制备方法难以满足该技术要求。

发明内容

为解决是上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种激光选区熔化成型用球形钴铬粉末的等离子体制备方法，包括如下步骤：

1)原料的选取：以原料总质量为100wt计算，分别选取铬27～30wt％，钼5～7wt％，硅≤1wt％，锰≤1wt％，镍≤0.5wt％，钨≤0.2wt％，铁≤0.7wt％，其余量为钴；

wt为质量百分含量的符号。

2)熔炼原料：将选取好的原料混合均匀并进行熔炼，制得合金锭；

3)退火处理：将合金锭在真空环境下进行退火处理；

4)破碎：将经退火处理后的合金锭破碎成粉末状，制得钴铬合金粉；

5)等离子体制备球形钴铬合金粉末：建立稳定的等离子体炬；氩气携带钴铬合金粉进入等离子体炬，使得钴铬合金粉熔融成液滴，液滴经冷却固化，即制得球形钴铬粉末。

优选地，步骤2)中采用电弧熔炼法熔炼原料，熔炼过程中以氩气作为保护气体，电弧枪的输入电流为5A至40A。

采用电弧熔炼法，将不同成分配比的钴铬合金原料放入多个熔炼槽中，通过电弧枪加热熔融形成钴铬合金锭，并使用氩气作为保护气体，电弧枪的输入电流为5-40A，合金锭翻转3-4次，确保合金的完全融化和材料均匀混合。

电弧熔炼是利用电能在电极与电极或电极与被熔炼物料之间产生电弧来熔炼金属的电热冶金方法。电弧可以用直流电产生，也可以用交流电产生。当使用交流电时，两电极之间会出现瞬间的零电压。在真空熔炼的情况下，由于两电极之间气体密度很小，容易导致电弧熄灭，所以真空电弧熔炼一般都采用直流电源。(一般进行电弧熔炼时先将设备抽真空，在充入氩气保护气体，再进行熔炼，所以在之前的方法时直接就写电弧熔炼，不是真空电弧熔炼)