[发明专利]一种生物医用3D打印用钴铬钨钼合金粉末及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生物医用3D打印用钴铬钨钼合金粉末的制备方法，其组分重量百分含量为Co：60～78％，Cr：20～30％，W：3.0～7.0％，Mo：2.0～6.0％，Si：≤1.0％，Be：≤0.02％，Cd：≤0.02％，Ni：≤0.1％，余量为杂质。本发明还公开了上述用于生物医用3D打印用钴铬钨钼合金粉末的制备方法。本发明方法制备的粉末，球形度高、流动性好、无卫星粉、松装密度高、粉体表面光滑、粒度分布集中适用于SLM(激光选区熔化)等3D打印技术，其制备的3D打印成型件线胀系数低、金瓷结合强度高、残留瓷AFAP高。

技术领域

本发明涉及3D打印材料制备领域，具体是一种生物医用3D打印用钴铬钨钼合金粉末及其制备方法。

背景技术

3D打印是依托于信息技术、精密机械以及材料科学等多学科发展起来的尖端技术，又称为“快速成型”技术或“增材制造”技术，主要通过电脑创建的三维设计图对材料进行分层“打印”叠加，最终整体成形。近年来，随着各个行业对精密度的要求越来越高，3D打印技术也随之飞速发展，成为当前研究的热点。3D打印具有成本低、速度快、精度高的优点，在航空航天、工业设计、生物医学等领域得到了广泛的应用。在传统医药行业市场中国，工厂批量生产的生物制品不能满足病人的需求，特别是人体骨骼、义齿等个体间差异性大、结构复杂，传统生产方式无法满足，这就促使了具有个性化定制、高精度和小批量等优势的3D打印技术在医疗领域的发展。目前，3D 打印已在牙科、骨科等领域得到应用。

通过3D打印技术制造的义齿在力学性能上与传统铸造方法制造的金属义齿相差无几，但在致密度、金瓷结合性能、耐磨性、耐腐蚀性等某些性能方面还要优于铸造方法。同时，3D打印技术相比传统铸造技术效率高、节省材料、与患者贴合度高等优势明显，在义齿制造方面应用前景非常广阔。

义齿在制作完成后，还需要对其进行数码烤瓷。即在义齿表面涂上与人体牙齿颜色相似且不会与其他牙齿发生反应的瓷粉，在烤瓷炉内进行烧结使得瓷粉和义齿结合在一起，待冷却后得到烤瓷牙。在烤瓷过程中，义齿原材料中内若有气泡或孔洞等缺陷，则会造成崩瓷或瓷体开裂。同时，义齿原材料与烤瓷层的热膨胀系数差异过大，冷却时残余应力也会对导致崩瓷或瓷体开裂。使用传统的铸造方法制作的义齿，内部容易产生气泡或杂质等缺陷，使得烤瓷过程中崩瓷现象频发。目前，市面上已经出现的3D打印用粉多以真空气雾化法制备而成，该方法制备粉末时，需要气化脱氢过程，容易造成粉末粘连，形成卫星粉，且氢、氧元素的大量存在容易在粉体中形成空心粉或缩孔等缺陷，从而影响了该粉末流动性、松装密度、球形度、纵横比、表面光洁等综合性能。同时，传统的钴铬钼合金粉末的粒度分布、松装密度、流动性等性能缺乏标准化和系列化规范，这使得采用3D打印成型件性能较差，进而影响了在生物医疗领域的推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物医用3D打印用钴铬钨钼合金粉末，解决了现有技术中存在的真空气雾化法制备成3D打印用粉容易造成粉末粘连的问题。

本发明的目的还在于提供一种生物医用3D打印用钴铬钨钼合金粉末的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，本发明解决上述技术问题主要通过以下技术方案实现：一种生物医用3D打印用钴铬钨钼合金粉末，各组分重量百分含量为：Co：60～78％，Cr：20～30％，W：3.0～7.0％， Mo：2.0～6.0％，Si：≤1.0％，Be：≤0.02％，Cd：≤0.02％，Ni：≤0.1％，余量为杂质。

本发明的技术方案还包括，一种生物医用3D打印用钴铬钨钼合金粉末的制备方法，包括以下步骤：

步骤1熔炼：取百分比含量为Co：60～78％，Cr：20～30％，W： 3.0～7.0％，Mo：2.0～6.0％，Si：≤1.0％，Be：≤0.02％，Cd：≤0.02％， Ni：≤0.1％，余量为杂质的原料，将金属钴、铬、钨、钼、硅加入至真空感应炉内熔炼，去除表层氧化皮并放入真空自耗重熔得到钴铬钨钼合金铸锭，再对铸锭进行处理后得到钴铬钨钼合金棒材；