[发明专利]一种3D打印粉末材料及其制备方法以及一种3D打印制件

说明书

本发明提供了一种3D打印粉末材料，包括：球形金属合金颗粒以及包覆于所述球形金属合金颗粒表面的金属包覆层，所述金属包覆层的金属选自Ni、Cr、Ti、Mo或Co。本发明提供的3D打印粉末材料表面的光滑度进一步提高，同时增强了抗氧化能力，解决了粉体流动性问题。使得3D打印的产品光滑度高，密度高，内部缺陷少强度高，进而提高了产品的实用性和价值。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印粉末材料及其制备方法以及一种3D打印制件。

背景技术

3D打印技术是一种实现快速成型制造技术，它采用离散堆积原理，综合额计算机图形处理、数字化信息和控制、光机电技术和材料技术等多项技术的优势，通过逐层不同图形的累计，最终形成一个三维物体。

3D打印技术的突出优点在于无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。其中金属3D打印技术最为有挑战性。直接制造金属零件以及部件，甚至是组装好的功能性金属制件产品，无疑是3D打印体系中最为前沿、最具应用潜力的技术。

然而，对于工业级金属3D打印领域，粉末耗材仍是制约该技术规模化应用的重要因素之一。而这种技术采用的金属粉末也有特殊的要求，业内对于金属粉末的评价指标主要有化学成分、粒度分布、粉末的球形度、流动性、松装密度等。包括单一金属粉末、合金粉末以及具有金属性质的某些难熔化合物粉末。3D打印金属粉末材料包括钴铬合金、不锈钢、工业钢、青铜合金、钛合金和镍铝合金等。

目前，3D打印用金属粉末制备方法按照制备工艺主要可分为：还原法、电解法、羰基分解法、研磨法、雾化法等。其中，以还原法、电解法和雾化法生产的粉末作为原料应用到粉末冶金工业的较为普遍。雾化法可以进行合金粉末的生产，同时现代雾化工艺对粉末的形状也能够做出控制，不断发展的雾化腔结构大幅提高了雾化效率，这使得雾化法逐渐发展成为主要的粉末生产方法。

但是粉末的流动性直接影响3D打印过程中铺粉的均匀性和送粉过程中的稳定性。而影响粉末流动性的因素，有以下几个方面：

一、是粉末本身的外观形状不规则，球形度不好，粉末表面粗糙不光滑影响其在打印过程中的流动性；

二、同时若表面材料在环境中容易氧化，形成不理想化合物，变得疏松且不均匀；这种情况在3D打印过程中，由于粉末的重复利用导致表面氧化产生，氧含量提高导致流动性降低的情况时有发生。

三、粉末材料的颗粒表面在空气中很容易一吸附水、气体等，会进一步降低粉末流动性。

现有金属3D打印所采用的粉末材料有两种形式，一种是在材料制备中，就将多种金属或合金按配比混合后，再熔融成合金制成所需要3D打印粉末；另一种是采用已有的3D打印材料(金属或合金的粉末)进行按一定比例混合，得到混合性的粉体材料，直接进行3D打印。这两种技术方案都无法很好解决目前3d打印材料在工艺过程中的流动性问题，粉末流动性不好，会造成3D打印材料最终产品产生很多缺陷。比如内部产生非常小的孔穴会形成孔隙，这些微孔会降低零件的整体密度，导致裂纹和疲劳问题的出现。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种3D打印粉末材料及其制备方法以及一种3D打印制件，本发明提供的3D打印粉末材料表面的光滑度进一步提高，同时增强了抗氧化能力，解决了粉体流动性问题。使得3D打印的产品光滑度高，密度高，内部缺陷少强度高，进而提高了产品的实用性和价值。

本发明提供了一种3D打印粉末材料，包括：球形金属合金颗粒以及包覆于所述球形金属合金颗粒表面的金属包覆层，所述金属包覆层的金属选自Ni、Cr、Ti、Mo或Co。

优选的，所述球形金属合金颗粒的粒径为15微米～80微米，所述包覆层的厚度为100nm～3000nm。