CN115233036B - 一种锌合金义齿3d打印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锌合金义齿的3D打印方法,包括如下步骤:(1)准备锌合金增材,锌合金增材包括:铝1%‑7%;镁0.1%‑2%;铜15%‑25%;铅≤0.004%;氧<0.8%;铁<0.8%;碳<0.8%;杂质<2%,余量为锌;(2)设计义齿的3D打印模型,将锌合金增材放入3D打印机中进行打印,打印的基板为锌合金基板,所述锌合金基板的锌含量大于90%,打印过程中通入惰性气体。发明提供的锌合金义齿的3D打印方法具有较好的打印效果。
Description
技术领域
本发明属于锌合金3D打印技术领域,具体涉及一种锌合金义齿3D打印方法。
背景技术
锌合金是以锌为基础加入其它元素组成的合金。常加的合金元素有铝、铜、镁、镉、钛等。锌合金具有熔点低、流动性好、铸造成型性好、易熔化和塑性加工,残废料便于回收、重熔的特点。现有的锌合金的加工方式都是采用铸造成型的方式来加工。
3D打印是一种利用三维模型数据,通过层层累积的方式获得具有复杂形状产品的制备技术。与传统塑料、陶瓷、金属和合金以及复合材料的制备方法相比,3D打印技术具有能制备高精度及复杂形状产品、节约原材料、节约成本等一系列优势,具有良好的应用前景。目前常用的3D打印方法包括直接三维打印成型技术(3DP),选择性激光熔融技术(SLM),立体光固化技术(SLA),熔融沉积技术(FDM)等,其中选择性激光熔融技术(SLM)被广泛应用于金属粉末的3D打印。目前可用于SLM的金属及合金主要有不锈钢、钛合金、铝合金等,主要应用于航空航天及汽车工业。现有技术中采用3D打印进行金属打印主要的研究都在于铝合金的3D和钴铬钼材料的3D打印。市面上也开发了一些可应用于3D打印的锌合金增材,但是采用传统的3D打印方法,并不能较好的打印锌合金增材,尤其是对于将锌含量较高的锌合金打印成形状复杂的义齿更加难以实现。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种能够实现锌合金3D打印效果较好的锌合金义齿3D打印方法
本发明提供一种锌合金义齿的3D打印方法,包括如下步骤:
(1)准备锌合金增材,锌合金增材包括:铝1%-7%;镁0.1%-2%;铜15%-25%;铅≤0.004%;氧<0.8%;铁<0.8%;碳<0.8%;杂质<2%,余量为锌;
(2)设计义齿的3D打印模型,将锌合金增材放入3D打印机中进行打印,打印的基板为锌合金基板,所述锌合金基板的锌含量大于90%,打印过程中通入惰性气体。
优选地,所述锌合金基板的锌含量大于95%。
优选地,所述锌合金增材中铜含量为17%-20%。
优选地,所述锌合金基板的材料还包括铝2.8%-3.1%;铜<0.030;镁0.031%-0.07%;铁<0.020;其他杂志不超过0.5%,余量为锌。
优选地,所述锌合金基板为双面磨光锌合金基板。
优选地,所述锌合金基板使用铁模铸造,并且四周经过机加工后得到。
优选地,所述步骤(2)中,3D打印的激光功率为80W-120W,3D打印的打标速度大于1200mm/s。
优选地,3D打印的激光功率为90W-110W,3D打印的打标速度为1800mm/s-2200mm/s。
优选地,所述步骤(2)中,涂粉厚度为0.02mm-0.05mm。
优选地,,所述锌合金增材的制备方法具体包括如下步骤:
S1、按照配方投入真空炉中进行抽真空,抽真空的压力为-10Pa;
S2、升温熔化,升温熔化的温度为460℃-480℃;
S3、放金属液体;
S4、以每小时2000-4000立方米的流量通入惰性气体;
S5、紧耦式喷盘破碎雾化,金属液体和惰性气体同时通入雾化装置中进行雾化;
S6、在塔径为1750mm-1850mm,塔高为8000mm-10000mm的冷却塔飞行冷却;
S7、旋风分离对冷切塔底的物料进行分离,并收储塔底物料;
S8、冷模压制成型,模压制成型的压力为:80-100吨;
S9、真空烧结,真空烧结温度为120-160℃。
本发明实施例提供的锌合金义齿3D打印方法能够实现锌合金的批量打印生产。
附图说明
通过附图中所示的本发明优选实施例更具体说明,本发明上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分,且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图,重点在于示出本的主旨。
图1为本发明实施例打印得到的义齿正面照片;
图2为本发明实施例打印得到的义齿背面照片;
图3为本发明实施例1提供的锌合金基板照片;
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述,以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明实施例提供一种锌合金义齿的3D打印方法,包括如下步骤:
(1)准备锌合金增材,锌合金增材包括:铝1%-7%;镁0.1%-2%;铜10%-25%;铅≤0.004%;氧<0.8%;铁<0.8%;碳<0.8%;杂质<2%,余量为锌;
(2)设计义齿的3D打印模型,将锌合金增材放入3D打印机中进行打印,打印的基板为锌合金基板,所述锌合金基板的锌含量大于90%,打印过程中通入惰性气体。
本发明实施例提供的锌合金义齿3D打印方法采用锌合金基板,来打印锌合金增材,实现锌合金打印能够较好的附着在锌合金基板上,相对于不锈钢和45号钢的基板打印而言实现锌合金义齿3D激光熔合的成功,实现锌合金义齿能够通过3D打印实现批量生产。
传统的3D打印方式来打印锌合金增材时产品附着性较差,传统的304不锈钢和45#钢的基板只适应高温金属3D打印增材,打印锌合金增材出会现过烧氧化无法实现3D打印熔合的效果,使得锌合金的3D打印难以实现批量生产。本申请人通过大量的实验发现若采用锌合金基板并且是锌含量大于90%的基板来打印锌合金义齿增材,能够适应低熔点的锌合金增材。
本实施例中通过增加合理的铜含量,实现更好的成型效果。提升3D打印的良率。并且通过铜含量的增加,提升了金瓷结合的强度,实现较好的金瓷结合效果。当铜含量减少到10%以下,得到的产品金瓷结合强度仅有15Mpa。
在优选实施例中,所述锌合金基板的锌含量大于95%。在进一步优选实施例中,所述锌合金基板的锌含量大于98%。
在优选实施例中,所述锌合金增材中铜含量为17%-20%。合理的铜含量提供较好的成型效果,提升锌合金3D打印的义齿的良率。
在优选实施例中,所述锌合金基板的材料还包括铝2.8%-3.1%;铜<0.030;镁0.031%-0.07%;铁<0.020;其他杂志不超过0.5%,余量为锌。
参考图3,在优选实施例中,所述锌合金基板为双面磨光锌合金基板,本实施例提供的锌合金基板使用铁模铸造,并且四周经过机加工后得到。
铸造得到的锌合金基板,不经过机加工不能直接装在精密的3D打印机使用,因为铸造的锌合金基板表面粗糙,精度误差大,甚至还毛边刺,必须要通过机加工,达到一定的精度,才能装机使用,否则获不到应有的3D打印效果。
在优选实施例中,所述步骤(2)中,3D打印的激光功率为80W-120W,3D打印的打标速度大于1200mm/s。
在优选实施例中,3D打印的激光功率为90W-110W,3D打印的打标速度为1800mm/s-2200mm/s,本申请根据本申请的锌合金增材配方,易产生3D打印氧化和气化的特性,适应性调整激光功率和打标速度。
在优选实施例中,所述步骤(2)中,涂粉厚度为0.02mm-0.05mm。
在优选实施例中,所述锌合金增材的制备方法具体包括如下步骤:
S1、按照配方投入真空炉中进行抽真空,抽真空的压力为-10Pa;
S2、升温熔化,升温熔化的温度为460℃-480℃;
S3、放金属液体;
S4、以每小时2000-4000立方米的流量通入惰性气体;
S5、紧耦式喷盘破碎雾化,金属液体和惰性气体同时通入雾化装置中进行雾化;
S6、在塔径为1750mm-1850mm,塔高为8000mm-10000mm的冷却塔飞行冷却;
S7、旋风分离对冷切塔底的物料进行分离,并收储塔底物料;
S8、冷模压制成型,模压制成型的压力为:80-100吨;
S9、真空烧结,真空烧结温度为120-160℃。
本实施例通过紧耦式喷盘破碎雾化实现较好的细化粉末效果,同时通过在雾化的过程中高速通入惰性气体,实现颗粒含氧量较低的效果。并且高速通入惰性气体还能够起到雾化金属破碎的作用,配合锌合金的合金配方,实现制备得到的锌合金增材具有较好的性能,能够用于制备金属饰品。
本实施例通过冷却塔进行飞行冷却,以及旋风分离装置进行分离,成本较低,并且能够较好的实现小颗粒粉末制备,实现制备的合金粉末粒径较小,并且粒径均一。保证产品为实心球形粉末,保证较好的产品成型,使得合金性能较好。
为了对本发明的技术方案能有更进一步的了解和认识,现列举几个较佳实施例对其做进一步详细说明。
实施例1
准备锌合金增材:
配方为:铝1%-7%;铜10%-20%;镁0.1%-2%;铅≤0.004%;氧<0.8%;铁<0.8%;碳<0.8%;杂质<2%;余量为锌。
制备方法为:
S1、按照配方投入真空炉中进行抽真空,抽真空的压力为-10Pa;
S2、升温熔化,升温熔化的温度为460℃-480℃;
S3、放金属液体;
S4、以每小时2000-4000立方米的流量通入惰性气体;
S5、紧耦式喷盘破碎雾化,金属液体和惰性气体同时通入雾化装置中进行雾化;
S6、在塔径为1750mm-1850mm,塔高为8000mm-10000mm的冷却塔飞行冷却;
S7、旋风分离对冷切塔底的物料进行分离,并收储塔底物料;
S8、冷模压制成型,模压制成型的压力为:80-100吨;
S9、真空烧结,真空烧结温度为120-160℃。
将合金增材采用DiMetal-100金属3D打印设备进行3D打印,按照设计义齿的3D打印模型进行3D打印,激光功率为100W;打标速度为2000mm/s,t2片层厚(也就是涂粉厚度)为0.03mm;在打印过程中,加强氩气保护,防止锌合金气化。
打印基板的材料为:铝2.8%-3.1%;铜<0.030;镁0.031%-0.07%;铁<0.020;其他杂志不超过0.5%,余量为锌。打印基板为双面磨光,并且四周机加工后得到。
打印得到的产品如附图1-2所示,能实现义齿的打印成型,打印的10个义齿产品中,没有缺损的为9个,良率较高。
将实施例1制备得到的义齿进行测试。其中包括:0.2%规定非比例延伸强度、断后伸长率、杨氏模量、密度、维氏硬度、耐腐蚀性、线胀系数、金瓷结合强度、抗晦暗性、固相线温和液相线温的测定。
耐腐蚀性测试参照GB17168-2013-8.5,不应超过200ug/cm2,若超过则记为不合格,若不超过,则记为合格。
抗晦暗性测试参照GB17168-2013-8.6,如仅有轻微的颜色改变,并经轻微擦刷即可很容易去除合金上的锈蚀物,则判断具有抗晦暗性,反之则判断不具有抗晦暗性。
按照GB17168-2013标准中的方法进行线膨胀系数的测试。
按照YY 0.621.1-2016标准采用三点弯曲法进行金瓷结合强度的测试。
表1
由表1的数据可以看出,本实施例制备得到的义齿具有较高的金瓷结合强度,能够较好的作为烤齿牙使用。
以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (3)
1.一种锌合金义齿的3D打印方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)准备锌合金增材,锌合金增材包括:铝1%-7%;镁0.1%-2%;铜10%-20%;铅≤0.004%;氧<0.8%;铁<0.8%;碳<0.8%;杂质<2%,余量为锌;
(2)设计义齿的3D打印模型,将锌合金增材放入3D打印机中进行打印,打印的基板为锌合金基板,所述锌合金基板的锌含量大于95%,打印过程中通入惰性气体;
所述锌合金基板的材料还包括铝2.8%-3.1%;铜<0.030;镁0.031%-0.07%;铁<0.020;其他杂质不超过0.5%,余量为锌;
所述锌合金基板为双面磨光锌合金基板;
所述锌合金基板使用铁模铸造,并且四周经过机加工后得到;
所述步骤(2)中,3D打印的激光功率为80W-120W,3D打印的打标速度大于1200mm/s;
所述步骤(2)中,涂粉厚度为0.02mm-0.05mm。
2.如权利要求1所述的锌合金义齿3D打印方法,其特征在于,3D打印的激光功率为90W-110W,3D打印的打标速度为1800mm/s-2200mm/s。
3.如权利要求1所述的锌合金义齿3D打印方法,其特征在于,所述锌合金增材的制备方法具体包括如下步骤:
S1、按照配方投入真空炉中进行抽真空,抽真空的压力为-10Pa;
S2、升温熔化,升温熔化的温度为460℃-480℃;
S3、放金属液体;
S4、以每小时2000-4000立方米的流量通入惰性气体;
S5、紧耦式喷盘破碎雾化,金属液体和惰性气体同时通入雾化装置中进行雾化;
S6、在塔径为1750mm-1850mm,塔高为8000mm-10000mm的冷却塔飞行冷却;
S7、旋风分离对冷切塔底的物料进行分离,并收储塔底物料。
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