[发明专利]一种利用废旧316L不锈钢粉制备3D打印用金属基复合粉的方法

说明书

本发明涉及一种利用废旧316L不锈钢粉制备3D打印用金属基复合粉的方法，属于金属基陶瓷复合材料领域。该制备方法具体为：制备复合粉前对废旧316L不锈钢粉进行去污清洗，酸洗处理，钝化处理和磁化处理，对TiC、Si₃N₄、WC三种陶瓷粉进行去污清洗处理，使用湿法球磨将按照一定比例配制好的复合粉均匀混合。依照本发明制备的316L不锈钢复合粉在3D打印过程中，陶瓷强化相与基体结合强度高，打印出的零件硬度高、耐磨性好，各项性能都得到了很大的提升。

技术领域

本发明属于一种金属基陶瓷复合材料，特别是涉及一种利用废旧316L不锈钢粉制备3D打印用金属基复合粉的方法。

背景技术

316L不锈钢作为奥氏体不锈钢的一种，具有优异的耐蚀性和良好的焊接性能，在机械、化工、石油、食品、海洋、轻工等多种领域具有广泛的用途。3D打印技术作为一种先进的增材制造技术，能够快速成形复杂零部件，具有周期短、成本低等优势。目前，316L不锈钢3D打印成形得到了快速发展，在航空、航天、交通、军工等领域获得了应用。3D打印成形后产生了较多的废旧316L不锈钢粉末，3D打印用316L不锈钢粉末制备成本相对较高，如果将这些废旧316L不锈钢粉简单回收，将会造成极大的浪费，如果进行有效回收，再次进行3D打印成形，将会很大程度上节约资源及降低成本。如果直接将废旧316L不锈钢粉直接3D打印成形，由于含有杂质，难以满足使用性能要求。同时，随着现代工业的快速发展，对现有材料提出了更高的要求，普通316L不锈钢的硬度、强度、耐磨性仍需进一步提高。

近年来人们提出向316L不锈钢基体中加入陶瓷颗粒的方法，制备弹性模量高、强度高、耐磨性能好和腐蚀性能优良的结构功能一体化的陶瓷颗粒增强316L不锈钢复合材料。低密度、高强度和高硬度的陶瓷颗粒增强体加入到316L不锈钢基体中，在降低316L不锈钢材料密度、提高其硬度和耐磨性的同时，保留了316L不锈钢基体的优良的耐腐蚀性能。

对3D打印产生的废旧316L不锈钢粉进行有效处理，然后加入起强化作用的陶瓷颗粒，再次进行3D打印，不仅能有效降低成本，而且能制备高性能316L不锈钢复合材料。然而，3D打印成形金属基复合材料时，对成形粉末的质量要求十分严格，陶瓷颗粒增强相的选择和复合材料粉末的制备十分关键，若陶瓷增强相选择不当或复合材料粉末制备过程不合理，不仅不能增强316L不锈钢复合材料的各项性能，反而会降低复合材料的各项性能，影响其在工程中的应用。

发明内容

本发明的目的是一方面提供一种利用废旧316L不锈钢粉制备3D打印用金属基复合粉的方法，具体为：选择TiC、Si₃N₄、WC陶瓷粉末作为增强相，保留了316L不锈钢材料的耐腐蚀性能，提高了316L不锈钢复合材料的硬度、耐磨性等性能。具体的制备方法是将经过去污、酸洗、表面钝化处理的废旧316L不锈钢粉末与经过去污处理的TiC、Si₃N₄、WC陶瓷粉末按照一定比例混合后，于行星式球磨机中球磨混合得到316L不锈钢复合粉末。本发明制备的316L不锈钢复合粉末在3D打印过程中，陶瓷强化相在基体中分布均匀，与基体结合强度高，打印出的零件硬度高、耐磨性好，各项性能都得到了很大的提升。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种利用废旧316L不锈钢粉制备3D打印用金属基复合粉的方法，包括废旧316L不锈钢粉末的处理，TiC、Si₃N₄、WC的处理，316L不锈钢复合粉末的制备，具体步骤如下：

1）使用有机溶剂对废旧316L不锈钢粉末进行超声波清洗，然后用无水乙醇对上述316L不锈钢粉末进行冲洗，最后对清洗干净的粉末进行烘干处理；

2）使用酸洗液对步骤1）处理后的316L不锈钢粉末进行酸洗处理，增强粉末的流动性，酸洗过程中用玻璃棒不停搅拌，保证粉末能与酸洗液充分反应，当粉末均呈现白色酸蚀的光洁度时停止酸洗；然后用无水乙醇对316L不锈钢粉末进行冲洗，除去附着在粉末表面的酸洗液；