一种表面强化的SLM18Ni300及其制备方法

本发明属于钢铁材料表面强化，具体涉及一种表面强化的slm18ni300及其制备方法。

背景技术：

1、3d打印技术可以指导打印机进行三维模型的逐层打印，来完成复杂结构材料的量化生产。3d打印技术可分为fdm(熔化沉积式)、sls(选择性激光烧结)、slm(选择性激光熔化成型)等类型，其中slm属于粉末的快速成型技术，可直接成型出致密度高的零器件，不需要粘合剂，成型精度和力学性能较好，适用于不锈钢、铝合金、钛合金及镍合金等多种金属材料。

2、同时，slm技术也存在许多缺点，主要分为铺粉过程缺陷和打印过程缺陷，铺粉过程缺陷主要表现在粉层不规则，打印过程缺陷主要有飞溅、球化、气孔、表面质量差、裂纹及几何变形等，其中裂纹的产生主要与温度分布、残余应力及熔化不良有关；在打印过程中，部分合金化合物来不及析出，且成形件内应力大，在使用过程中易产生裂纹，从而导致开裂，严重影响slm成形件的使用性能。裂纹对slm成形件有致命的影响，减少slm成形件裂纹是学术界及工业界面临的重大挑战，而针对slm成形件裂纹的研究较少，也需深入研究。

3、因此，为了提高slm成形件性能及表面性能，需对slm18ni300马氏体时效钢进行相应的表面优化。

技术实现思路

1、本发明要解决的问题是：提供一种表面强化的slm18ni300及其制备方法，以解决slm18ni300中涂层抗力差、易产生裂纹和综合性能差的问题。

2、为解决其技术问题所采取的技术方案是，提供一种表面强化的slm18ni300的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3、(1)采用slm成形工艺，将18ni300合金粉末通过3d打印成形，得模具基体；

4、(2)将模具基体打磨、抛光并清洗，得中间试样slm18ni300；

5、(3)在中间试样slm18ni300表面电镀铬，水洗并干燥；

6、(4)对经过步骤(3)电镀铬后的中间试样slm18ni300进行热等静压处理，即得。

7、优选的，slm成形工艺参数为：激光功率为220～240w，扫描速度为1000～1200mm/s，扫描间距为0.08～0.12mm。

8、更优选的，slm成形工艺参数为：激光功率为230w，扫描速度为1100mm/s，扫描间距为0.1mm。

9、优选的，步骤(1)中打印的厚度为30μm；模具基体的规格为15mm*15mm*17mm。

10、优选的，步骤(2)中清洗包括以下步骤：先放入超声波清洗设备中进行清洗，然后利用阳极电解除油，再水洗及合化。

11、优选的，步骤(3)中电镀铬工艺参数为：电镀时间4～6min，电压3.5～4.5v，电流5～15a。

12、优选的，步骤(3)中干燥温度为90～110℃，干燥时间为25～35min。

13、优选的，热等静压处理包括以下步骤：将电镀铬后的中间试样slm18ni300放入热等静压机中，设置炉内温度为1100～1200℃，通入惰性气体，并施加140～160mp的压力，处理2.5～3.5h，随炉缓慢冷却。

14、更优选的，热等静压处理包括以下步骤：将电镀铬后的中间试样slm18ni300放入热等静压机中，设置炉内温度为1150℃，通入氩气，并施加150mp的压力，处理3h，随炉缓慢冷却。

15、本发明还提供上述制备方法制备的表面强化的slm18ni300。

16、本发明具有以下有益效果：

17、(1)本发明制备的slm18ni300的表面涂层与基体呈冶金结合，结合力好，不易脱落，不仅提高了合金的硬度、耐磨性及抗高温氧化性，还改善涂层组织，无明显气孔和贯穿式裂纹；

18、(2)本发明在高温和压力作用下处理电镀涂层，涂层与基体呈冶金结合，涂层比基体有更好的耐磨性；

19、(3)本发明的制备方法操作简单，生产成本低，适合工业化生产。

技术特征：

1.一种表面强化的slm18ni300的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述slm成形工艺参数为：激光功率为220～240w，扫描速度为1000～1200mm/s，扫描间距为0.08～0.12mm。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述slm成形工艺参数为：激光功率为230w，扫描速度为1100mm/s，扫描间距为0.1mm。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中打印的厚度为30μm；所述模具基体的规格为15mm*15mm*17mm。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中清洗包括以下步骤：先放入超声波清洗设备中进行清洗，然后利用阳极电解除油，再水洗及合化。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中电镀铬工艺参数为：电镀时间4～6min，电压3.5～4.5v，电流5～15a。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中干燥温度为90～110℃，干燥时间为25～35min。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热等静压处理包括以下步骤：将电镀铬后的中间试样slm18ni300放入热等静压机中，设置炉内温度为1100～1200℃，通入惰性气体，并施加140～160mp的压力，处理2.5～3.5h，随炉缓慢冷却。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述热等静压处理包括以下步骤：将电镀铬后的中间试样slm18ni300放入热等静压机中，设置炉内温度为1150℃，通入氩气，并施加150mp的压力，处理3h，随炉缓慢冷却。

10.权利要求1～9任一项所述的制备方法制备的表面强化的slm18ni300。

技术总结
本发明提供一种表面强化的SLM18Ni300及其制备方法，制备方法包括以下步骤(1)采用SLM成形工艺，将18Ni300合金粉末通过3D打印成形，得模具基体；(2)将模具基体打磨、抛光并清洗，得中间试样SLM18Ni300；(3)在中间试样SLM18Ni300表面电镀铬，水洗并干燥；(4)对经过步骤(3)电镀铬后的中间试样SLM18Ni300进行热等静压处理，即得。本发明的制备方法制备的SLM18Ni300的表面涂层与基体呈冶金结合，结合力好，不易脱落，不仅提高了合金的硬度、耐磨性及抗高温氧化性，还改善涂层组织，无明显气孔和贯穿式裂纹。

技术研发人员：徐伟,魏洪波,袁彪,何健夫
受保护的技术使用者：成都航空职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15