[发明专利]一种3D打印不锈钢材料及制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种3D打印不锈钢材料，属于3D打印技术领域。包括：铬元素10.0‑13.0wt％，镍元素10.0‑13.0wt％，钼元素0.5‑2.5wt％，铝元素1.5‑2.0wt％，钛元素0.5‑2.0wt％，钴元素0‑1.0wt％，铜元素0‑1.0wt％，硅元素0‑1.0wt％，锰元素0‑1.0wt％，铌元素0‑0.5wt％，硼元素0‑0.01wt％，碳元素0‑0.08wt％，其余为铁元素。本发明材料硬度高，抗拉强度高，屈服强度高，耐腐蚀，用于3D打印成型过程中材料变形小、无开裂。

技术领域

本发明涉及一种3D打印不锈钢材料及制备方法和应用，属于3D打印技术领域。

背景技术

3D打印技术是一种新的生产方式，其融合了计算机三维辅助设计、数控技术、激光加工、材料科学等多个学科的先进技术。与传统制造生产方式相比，3D打印技术相对于传统模具制造业在生产周期、设计灵活性、定制化等多方面具有优势。目前金属3D打印技术在模具中的应用已逐渐展开。在传统模具制造过程中，冷却是其中一个至关重要的环节，合理的冷却系统可以在确保零件质量的前提下，缩短成型周期，提高生产效率。传统的运水采用交叉钻孔方式，冷却效果有限。而采用3D打印技术，可以根据产品的形状设计运水，使模具冷却更加均匀快速。模具材料的性能直接影响着模具的使用寿命。3D打印工艺为一种特殊的激光成型工艺，打印过程中模具材料容易产生变形、开裂等缺陷。通过3D打印技术直接成型，采用现有牌号的模具钢存在材料及工艺方面的问题。现有的可供打印的模具钢材料种类有限，常用的模具钢材料有18Ni300、CX、17-4PH等。其中18Ni300材料，虽然硬度较高，达到54HRC，但耐蚀性能差，模具使用过程中容易生锈，模具内部水路存在因水路生锈而堵塞的风险。一旦水路发生堵塞，模具的冷却受到影响，产品的成型质量及效率无法保证。CX材料为一种不锈钢材料，耐蚀性好，但最高硬度只能达51HRC，无法满足有较高强度硬度要求的模具。所以本技术领域迫切需要一种适合3D打印的高硬度、高强度、耐腐蚀的可用于制造模具的金属材料。

发明内容

本发明的目的是为解决目前3D打印制造模具过程中，现有金属材料不能满足模具的制造要求，迫切需要一种适合3D打印的高硬度、高强度、耐腐蚀的可用于制造模具的金属材料的技术问题。

为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种3D打印不锈钢材料，其特征在于，包括：

铬元素10.0-13.0wt％，镍元素10.0-13.0wt％，钼元素0.5-2.5wt％，铝元素1.5-2.0wt％，钛元素0.5-2.0wt％，钴元素0-1.0wt％，铜元素0-1.0wt％，硅元素0-1.0wt％，锰元素0-1.0wt％，铌元素0-0.5wt％，硼元素0-0.01wt％，碳元素0-0.08wt％其余为铁元素。

优选的，所述铬元素10.0-12.0wt％，

优选的，所述镍元素10.0-12.0wt％，

优选的，所述钼元素1.0-2.0wt％，

优选的，所述钛元素0.5-1.5wt％，

优选的，所述硅元素0-0.4wt％，

优选的，所述碳元素0-0.05wt％。

本发明提供一种3D打印不锈钢材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：按成分比例配原材料，混合原料。

步骤2：采用真空熔炼气雾化法将原料混合物制成3D打印不锈钢金属粉末。

优先地，步骤2所述的真空熔炼气雾化法采用的熔炼温度为1500-1600℃，真空度为3-5Pa，雾化压力为3-5Mpa。

优先地，所述的真空熔炼气雾化法获得的金属粉末形状为球形，粉末粒径分布在15-53μm，粉末氧含量低于1000ppm。