[发明专利]一种采用球形钨粉激光3D打印制造铜钨材料的方法

说明书

本发明提供了一种采用球形钨粉激光3D打印制造铜钨材料的方法，属于金属材料制备技术领域。包括以下步骤：（1）钨基复合粉末制备；（2）造孔填缝；（3）3D打印；（4）坯料退火；（5）渗铜；本发明通过对钨基复合粉末的粒径精确控制，提高制备的铜钨材料的整体性能，在逐层激光打印的过程中，通过控制打印的功率来获得钨坯较好的孔隙率，制造一些孔隙率可控的钨基坯体，再进行渗铜制造致密度大于98%以上的复杂零件，适用于批量生产结构复杂的CuW材料的产品零件。

技术领域

本发明属于金属材料制备技术领域，具体是涉及一种采用球形钨粉激光3D打印制造铜钨材料的方法。

背景技术

CuW材料应用非常广泛，它常使用在电力开关的电接触触头行业，航空航天的火箭喷口及半导体集成电路芯片的散热材料，尤其是作为芯片的散热材料，它具有高导热及低膨胀的特性被广泛采用。

3D打印技术最初被称为快速成型技术或快速原型制造技术，它基于现代CAD/CAM技术、机械工程、分层制造技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术和新材料技术，开发出先进的制造技术，它基于计算机三维数字模型，通过软件分解为多层平面切片，然后由CNC成型系统使用激光束、热熔喷嘴等逐层层叠和粘合可粘合材料，最后叠加并制作产品。

目前市场上的CuW材料常用的制造方法是模具成型-高温预烧骨架-高温渗铜，再通过后面的机械加工成需要的零件，只能生产成简单的形状。对于一些数量少，种类多的场合，模具生产周期长，成本高，而对一些复杂形状的，采用机械加工的零件，无法生产。

而利用3D打印技术即可制备复杂结构的零件，且生产周期短、成本低，因此，将3D打印方法应用于复杂结构铜钨材料零件的制备上是很有必要的。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了一种熔渗彻底、散热性高以及机械强度高的采用球形钨粉激光3D打印制造铜钨材料的方法。

本发明的技术方案是：一种采用球形钨粉激光3D打印制造铜钨材料的方法，包括以下步骤：

（1）钨基复合粉末制备

按照重量百分比配料，取70-75%的球形钨粉、3-4%的氧化铁粉末、3-5%纯镍粉末、余量为粘结剂，混合均匀后得到混料，向其中加入混料重量的0.5-0.55倍的去离子水，进行超声分散，得到浆料，然后将浆料进行喷雾干燥，最后放入真空干燥箱内进行干燥处理，得到钨基复合粉末；

（2）造孔填缝

首先，向上述得到的钨基复合粉末中添加摩尔浓度为0.06-0.08mol/L的氢氧化钠溶液，进行化学腐蚀造孔，再经清洗与烘干过程，制得多孔钨基复合粉末，其次，以得到的多孔钨基复合粉末作为基体粉末，取质量比为4:1的氧化铜粉末和碳粉的混合粉作为添加粉末，然后，将基体粉末、添加粉末以及脂肪酸酯按质量比为1:0.2-0.3:3-5的比例混合制成混合浆料，并将混合浆料通过喷雾成型、干燥及筛分处理，得到3D打印混合粉，上述所添加的氢氧化钠溶液的重量占钨基复合粉末总重量百分比的3-5%；

（3）3D打印

启动铺粉式激光打印设备，抽真空至500Pa以下，并向其中充入纯度为99.99%的氩气，将需要制备的工件模型资料输入至铺粉式激光打印设备中，将上述3D打印混合粉按照从下至上的顺序逐层铺设于铺粉式激光打印设备中，且每铺一层3D打印混合粉，激光打印一层，如此反复叠加，形成钨基坯体；

（4）坯料退火

将上述钨基坯体放入真空炉中进行梯度降温退火，具体为：在退火温度为500-550℃的条件下，保温2h，空冷，随后进行二次退火处理，退火温度为450℃，保温3h，空冷，最后进行三次退火处理，退火温度为280℃，保温4h，空冷，其中，真空炉的真空度为3×10^-3-5×10^-3Pa；