量约为50vol %的金属料浆。
[0056]将配制好的耐磨耐蚀涂层金属料浆打印材料和蜡模打印材料分别输送至金属浆体3D冷打印喷头和蜡模打印喷头;然后导入的片层图形文件，同步分区打印得到具有耐磨耐蚀涂层的烟气脱硫栗铸件原型模型，涂层厚度2-4mm。
[0057]将烟气脱硫栗原型模型表面粘制蜡浇注系统后进行挂浆撒砂制壳，每挂一次由硅溶胶配制的涂料对应撒一层砂，面层砂选择100-150目的锆英砂，等面层型壳干燥硬化后再次挂浆撒砂，第二层以后逐步采用粒度为0.3-1.0mm较粗的莫来砂，如此重复4次挂浆并撒砂操作，然后封浆处理，待其干燥硬化后型壳制作完成。
[0058]将型壳快速放入900°C左右的焙烧炉中，使贴近型壳的熔模迅速熔化，脱蜡后的型壳在干燥的空气中经2h的自然干燥后，放入高温焙烧炉中，缓慢升温至1000°C，保温lh。
[0059]将焙烧好的型壳置于铁箱中，并用干石英砂填埋。将熔炼好的316L不锈钢钢水直接浇入型壳浇口杯，浇注温度为1560 ± 50 °C。
[0060]铸件冷却到室温后，放置到震动脱壳机上震动脱壳，切除浇冒口，进行表面喷砂处理，即得基于3D打印的钢基表面耐磨耐蚀涂层烟气脱硫栗，耐磨耐蚀涂层与316L不锈钢基体呈冶金结合，表面质量好，涂层厚度为2?4mm，硬度52?59HRC。
[0061]此外，需要说明的是，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所做的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速精密铸造制备方法，其特征在于: (1)根据铸件耐磨耐蚀工作截面轮廓线，绘制出具有涂层结构特定区域的复合铸件原型三维模型图，并设定涂层部分由金属浆体3D冷打印喷头打印，基体部分由蜡模熔融沉积(FDM)打印喷头打印，对复合铸件原型三维模型其采用分层切片处理将三维CAD图转化为可被3D打印装置识别的片层图形文件； (2)涂层料浆制备:按预定比例将Ni60镍基合金粉、碳化钛粉、碳化钨粉、铬铁粉及助熔剂在球磨机中球磨，制成耐磨耐蚀熔覆涂层粉料，再与适量分散剂一起加入到配制好的预混液中，搅拌均匀制得低黏度、高固相含量的涂层料浆； (3)铸件模型3D打印:将配制好的耐磨耐蚀涂层料浆打印材料和蜡模打印材料分别输送至涂层浆体3D冷打印喷头和蜡模熔融沉积(FDM)打印喷头;然后根据步骤(I)导入的片层图形文件，同步分区打印得到具有一定厚度的耐磨耐蚀涂层铸件3D原型模型； (4)熔模铸造型壳制作:将具有耐磨耐蚀涂层的铸件原型模型表面粘制蜡浇注系统，再进行多次逐层挂浆撒砂制壳操作，得到熔模铸造型壳，型壳完全硬化后进行脱蜡，从型壳中脱除蜡模;再放入高温焙烧炉里进行高温焙烧； (5)浇注钢液:将焙烧好的型壳四周填砂造型，浇注熔炼合格的高温钢水，在高温钢水以及毛细力等作用下，使得涂层粉料半熔融并与钢水互扩散，从而在钢铁铸件表面熔覆生成具有耐磨耐蚀性能的涂层； (6)脱壳、清理:当铸件冷却至室温后，进行脱壳、切除浇冒口及表面清理，即可制造出具有一定厚度的钢基表面耐磨耐蚀涂层铸件。2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速精密铸造制备方法，其特征在于:在步骤(2)中，所述耐磨耐蚀熔覆涂层粉料包括粒度20-200μπι镍基合金粉15wt%-70wt%、20-200μηι碳化钦粉0wt%_20wt%、40-150μηι碳化妈粉0wt%_20wt%、40_280μηι络铁粉2wt % -40wt %和助恪剂硼砂粉2wt % _8wt %。3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速精密铸造制备方法，其特征在于:在步骤(2)中，所述涂层粉料在球磨机中球磨时间为4-12h。4.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速精密铸造制备方法，其特征在于:在步骤(3)中，所述的同步分区打印是指每一截面都是由涂层浆料3D冷打印喷头和蜡模熔融沉积(FDM)打印喷头按步骤(I)所设定各自的打印区域轮流交替打印，如此反复并层层堆叠，得到涂层结构特定区域具有一定厚度耐磨耐蚀涂层、内部为蜡模的铸件3D原型模型。5.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速精密铸造制备方法，其特征在于:在步骤(3)中，所述的打印耐磨耐蚀涂层厚度由截面形状确定，涂层打印厚度为0.5_20mm。6.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速精密铸造制备方法，其特征在于:在步骤(4)中，所述的挂浆撒砂制壳，采用硅溶胶或硅酸乙酯为粘结剂配制的涂料挂浆，每挂浆一次对应撒一层砂，如此反复进行4-6次，待其干燥硬化后，型壳制作完成;根据不同的铸件，制壳砂可选用石英砂、刚玉砂、锆英砂和镁砂。7.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速精密铸造制备方法，其特征在于:在步骤(4)中，所述的型壳脱蜡采用高压蒸汽法或高温闪烧法进行脱蜡;所述的型壳高温焙烧，是将脱蜡后的型壳直接送入高温焙烧炉内焙烧，焙烧时逐步增加炉温，将型壳加热至800?1100°C。8.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速精密铸造制备方法，其特征在于:在步骤(5)中所述高温钢水为碳钢、合金钢、铸铁、不锈钢和镍、钴基高温合金中任一种，在电弧炉或感应电炉中恪炼。9.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速精密铸造制备方法，其特征在于:所述铸件表面耐磨耐蚀涂层厚度1-25mm。10.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速精密铸造制备方法，其特征在于:铸件表面耐磨耐蚀涂层主要是由涂层粉体和高温钢水互扩散构成，铸件表面耐磨耐蚀涂层中WC颗粒总体积百分数为0-20%，TiC颗粒体积百分数为0-30%，合金渗碳体体积百分数为10-30%，γ-(Ni，Fe)固溶体体积百分数为10-30%，其余为钢水扩散凝固后构成的基体组织。
【专利摘要】一种基于3D打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速铸造制备方法，属于金属基复合材料制备技术领域。本发明将镍基合金粉、WC粉、TiC粉、铬铁粉及助熔剂等混合均匀，与适量的分散剂加入到配制好的预混液中，搅拌均匀制得低黏度、高固相含量的涂层料浆，通过复合双喷头3D打印装置将金属料浆和蜡基模料同步分区打印得到铸件特定工作区域具有耐磨耐蚀涂层的铸件原型蜡模，对模型进行制壳、脱模、高温焙烧等熔模铸造工序后浇注高温钢液，冷却、后处理，即可制造出钢基表面耐磨耐蚀涂层精密铸件。本发明制造出的铸件尺寸精度高，耐磨耐蚀涂层表面质量好且与钢铁基体冶金结合，在使用过程中既保证了基体材料的韧性，又提高了服役区域的高耐磨性和耐腐蚀性，使铸件具有更优的综合性能。
【IPC分类】C22C19/05, B22D19/16, B29C67/00, B22F3/22, B22F1/00, B33Y70/00, B22C9/04, C22C30/00, C22C32/00, B33Y10/00, B22D19/02
【公开号】CN105689643
【申请号】CN201610055836
【发明人】郭志猛, 程军, 高克玮, 石韬, 韩强, 郭雷辰
【申请人】北京科技大学
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年1月27日