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CN111014706A - 一种生物医用3d打印用钴铬钨钼合金粉末及其制备方法 - Google Patents

一种生物医用3d打印用钴铬钨钼合金粉末及其制备方法 Download PDF

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CN111014706A
CN111014706A CN201911051809.6A CN201911051809A CN111014706A CN 111014706 A CN111014706 A CN 111014706A CN 201911051809 A CN201911051809 A CN 201911051809A CN 111014706 A CN111014706 A CN 111014706A
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cobalt
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左振博
李晨夕
朱振
林敏�
相敏
薛飒
王庆相
梁书锦
赖运金
张平祥
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Xi'an Sino Euro Materials Technologies Co ltd
Original Assignee
Xi'an Sino Euro Materials Technologies Co ltd
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Abstract

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。

Description

一种生物医用3D打印用钴铬钨钼合金粉末及其制备方法
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；
步骤2真空保压气体保护：将钴铬钨钼合金棒材转入至等离子旋转电极雾化设备进料室内，对整套设备进行抽真空并充入惰性气体氩气、氦气；
步骤3雾化冷凝：启动水循环系统及雾化功能，接通等离子发生器电源，即点燃等离子枪。将钴铬钨钼合金棒材进行轴向旋转，调整等离子枪与棒材端面距离，对旋转中的棒材端面进行加热，使其熔化并依靠棒材旋转所产生的离心力甩离金属液滴，并在雾化室内进行冷却凝固；
步骤4收集：雾化室内冷却凝固后的液滴形成金属粉末，沿雾化室下端的出料口流出，此时使用预先通入纯度≥99.99％氩气气氛的收集器中进行收集；
步骤5分级：将收集器中的粉末以60kg/h的流量通入孔径为 45μm和53μm带有水平和垂直方向的三维振动网孔中，使得将金属粉末按照粒径大小进行分级，其中在粒径在45μm以下的为同一级，记为＜45μm；粒径在45μm以上，53μm以下的为同一级，记为45～53μm；粒径在53μm以上的为同一级，记为＞53μm；
步骤6配比：将分级后的金属粉末按粒径＜45μm占45％～55％，粒径45～53μm占45％～55％进行配比得到钴铬钨钼合金粉末。
步骤2中的抽得真空度控制在5×10-5Pa以内，通入惰性气体氩气、氦气为雾化气体，避免制备过程中粉末氧化问题。
步骤3棒材轴向转速为28000～35000r/min。
步骤3等离子枪与棒材端面距离为1.5～3.0mm，棒材移动速度为 65～75mm/min。
步骤4将粉末通入三维振动网孔中，先通过53μm再通过45μm，振幅设定为1.25～1.55mm，振动频率为50Hz。
步骤5按粒径进行配比，应确保配比时间控制在1～2h内完成。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种用于齿科 3D打印用钴铬钨钼合金粉末，其具有球形度和松装密度高、流动性好等特性，采用本方法制备粉末使用3D打印后的义齿致密度高、热膨胀系数低、耐腐蚀性强，且在后续烤瓷过程中不易崩瓷，具有良好的金瓷结合性能，从而有利于生物医疗领域推广应用；本发明所述的制备方法操作便捷、成本适中，且能保证钴铬钨钼合金粉末的批量化生产使用。
(1)本发明的钴铬钨钼合金粉末为液滴冷凝后成形，与当前市面上气雾化等成形方式不同，可使粉末球形度可达95％以上，纵横比不大于2且粉末内无气孔等缺陷。同时，因雾化冷凝过程为真空和惰性气体保护状态且收集器预先通入了惰性气体，保证了产品不会引入夹杂和氧化等情况发生。
(2)本发明制备的钴铬钨钼合金粉末球形度高、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。同时，3D打印技术是逐层扫描，每层按照不同方向的扫描路径，结合粉末高流动性、表面光滑的优势使得每层粉末能均匀分布，粉体间间隙由粒径更为细小的粉末填充，激光能量使每层粉末充分融化且每层间由于扫描速度快、温度高不易产生气泡和孔洞，最终3D打印件的致密度可达96％以上。
(3)本发明制备的粉末中钴(Co)的重量百分含量在60～78％的范围内，铬(Cr)的重量百分含量在20～30％的范围内，使得采用该粉末成型件具有较好的耐磨性和耐腐蚀性。钨(W)重量百分含量在3.0～7.0％的范围内，使得3D打印义齿制件韧性好、金瓷结合性能可达30MPa以上易于后续烤瓷。人体有害物质铍(Be)、镉(Cd)、镍(Ni)的重量百分含量分别在≤0.02％、≤0.02％、≤0.1％的范围内，符合GB 17168《牙科学固定和活动修复用金属材料》标准中化学成分的要求。同时，其3D打印义齿制件具有良好的生物相容性，减少了义齿制件与牙龈的相互作用而引发的牙周炎等问题，有利于将本方法制备的粉末在生物医疗领域的推广应用。
(4)本发明的钴铬钨钼合金粉末制备方法依次经过熔炼、真空保压气体保护、雾化冷凝、收集、分级和配比6个步骤，整体工序简单，操作便捷，制造成本较低。同时，在收集、分级步骤时对制备粉末的粒径进行控制，保证的产品的品质要求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
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。
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；
步骤2真空保压气体保护：将钴铬钨钼合金棒材转入至等离子旋转电极雾化设备进料室内，对整套设备进行抽真空并充入惰性气体氩气、氦气；
步骤3雾化冷凝：启动水循环系统及雾化功能，接通等离子发生器电源，即点燃等离子枪。将钴铬钨钼合金棒材进行轴向旋转，调整等离子枪与棒材端面距离，对旋转中的棒材端面进行加热，使其熔化并依靠棒材旋转所产生的离心力甩离金属液滴，并在雾化室内进行冷却凝固；
步骤4收集：雾化室内冷却凝固后的液滴形成金属粉末，沿雾化室下端的出料口流出，此时使用预先通入纯度≥99.99％氩气气氛的收集器中进行收集；
步骤5分级：将收集器中的粉末以60kg/h的流量通入孔径为 45μm和53μm带有水平和垂直方向的三维振动网孔中，使得将金属粉末按照粒径大小进行分级，其中在粒径在45μm以下的为同一级，记为＜45μm；粒径在45μm以上，53μm以下的为同一级，记为45～53μm；粒径在53μm以上的为同一级，记为＞53μm；
步骤6配比：将分级后的金属粉末按粒径＜45μm占45％～55％，粒径45～53μm占45％～55％进行配比得到钴铬钨钼合金粉末。
步骤2中的抽得真空度控制在5×10-5Pa以内，通入惰性气体氩气、氦气为雾化气体，避免制备过程中粉末氧化问题。
步骤3棒材轴向转速为28000～35000r/min。
步骤3等离子枪与棒材端面距离为1.5～3.0mm，棒材移动速度为 65～75mm/min。
步骤4将粉末通入三维振动网孔中，先通过53μm再通过45μm，振幅设定为1.25～1.55mm，振动频率为50Hz。
步骤5按粒径进行配比，应确保配比时间控制在1～2h内完成。
为使本发明的所得到的产品在性能表征上能准确、统一、严谨，故在本发明中，粉末、打印件的取样和检测依照如下标准方法进行：
GB 17168-2013《牙科学固定和活动修复用金属材料》
GB/T 1479.1-2011《金属粉末松装密度的测定第1部分：漏斗法》
GB/T 1480-2012《金属粉末粒度组成的测定干筛分法》
GB/T 1482-2010《金属粉末流动性的测定标准漏斗法(霍尔流速计)》
GB/T 5314-2011《粉末冶金用粉末取样方法》
YY 0621.1-2016《牙科学匹配性试验第1部分：金属-陶瓷体系》
实施例1：
具体步骤：步骤1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，其合金材料各组分的重量百分比为Co：63.9％，Cr：24.7％，W：5.4％，Mo：5.0％，Si：1.0％， Be：＜0.7×10-5％，Cd：＜1.7×10-5％，Ni：＜7.7×10-5％，余量为杂质；步骤2将钴铬钨钼合金棒材转入至等离子旋转电极雾化设备进料室内，对整套设备进行抽真空至5×10-5Pa以内并充入惰性气体氩气、氦气；步骤3启动水循环系统及雾化功能，接通等离子发生器电源，即点燃等离子枪。将钴铬钨钼合金棒材进行轴向旋转至28000r/min，调整等离子枪与棒材端面距离至1.5mm，对旋转中的棒材端面进行加热，棒材移动速度为65mm/min，使其熔化并依靠棒材旋转所产生的离心力甩离金属液滴，并在雾化室内进行冷却凝固；步骤4雾化室内冷却凝固后的液滴形成金属粉末，沿雾化室下端的出料口流出，此时使用预先通入纯度≥99.99％氩气气氛的收集器中进行收集；步骤5将收集器中的粉末以60kg/h的流量先通入孔径为53μm带有水平和垂直方向的三维振动网孔，再中通入孔径为45μm带有水平和垂直方向的三维振动网孔，振幅设定为1.25mm，振动频率为50Hz。使得将金属粉末按照粒径大小进行分级，其中在粒径在45μm以下的为同一级，记为＜45μm；粒径在45μm以上，53μm以下的为同一级，记为45～53μm；粒径在53μm以上的为同一级，记为＞53μm；步骤6将分级后的金属粉末按粒径＜45μm占45％～55％，粒径45～53μm占45％～55％进行配比，配比时间控制在1h内，最后得到钴铬钨钼合金粉末，作为最终齿科3D打印用钴铬钨钼合金粉末。
采用本实施例制备的得到的钴铬钨钼合金粉末，其组分重量百分比为Co：63.9％，Cr：24.7％，W：5.4％，Mo：5.0％，Si：1.0％， Be：＜0.7×10-5％，Cd：＜1.7×10-5％，Ni：＜7.7×10-5％，余量为杂质。依照标准检验方法，粒径≤45μm的粉末占比36.35％，粒径45-53μm 的粉末占比60.94％，粒径≥53μm的粉末占比2.71％；球形度为95.85％；纵横比为1.04；综合物理性能优异。
实施例2：
具体步骤：步骤1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，其合金材料各组分的重量百分比为Co：62.3％，Cr：26.0％，W：5.9％，Mo：5.1％，Si：0.82％， Be：＜0.6×10-5％，Cd：＜1.6×10-5％，Ni：＜7.4×10-5％，余量为杂质；步骤2将钴铬钨钼合金棒材转入至等离子旋转电极雾化设备进料室内，对整套设备进行抽真空至5×10-5Pa以内并充入惰性气体氩气、氦气；步骤3启动水循环系统及雾化功能，接通等离子发生器电源，即点燃等离子枪。将钴铬钨钼合金棒材进行轴向旋转至35000r/min，调整等离子枪与棒材端面距离至2.5mm，对旋转中的棒材端面进行加热，棒材移动速度为75mm/min，使其熔化并依靠棒材旋转所产生的离心力甩离金属液滴，并在雾化室内进行冷却凝固；步骤4雾化室内冷却凝固后的液滴形成金属粉末，沿雾化室下端的出料口流出，此时使用预先通入纯度≥99.99％氩气气氛的收集器中进行收集；步骤5将收集器中的粉末以60kg/h的流量先通入孔径为53μm带有水平和垂直方向的三维振动网孔，再中通入孔径为45μm带有水平和垂直方向的三维振动网孔，振幅设定为1.55mm，振动频率为50Hz。使得将金属粉末按照粒径大小进行分级，其中在粒径在45μm以下的为同一级，记为＜45μm；粒径在45μm以上，53μm以下的为同一级，记为45～53μm；粒径在53μm以上的为同一级，记为＞53μm；步骤6将分级后的金属粉末按粒径＜45μm占45％～55％，粒径45～53μm占45％～55％进行配比，配比时间控制在2h内，最后得到钴铬钨钼合金粉末，作为最终齿科3D打印用钴铬钨钼合金粉末。
采用本实施例制备的得到的钴铬钨钼合金粉末，其组分重量百分比为Co：62.3％，Cr：26.0％，W：5.9％，Mo：5.1％，Si：0.82％， Be：＜0.6×10-5％，Cd：＜1.6×10-5％，Ni：＜7.4×10-5％，余量为杂质。依照标准检验方法，粒径≤45μm的粉末占比40.21％，粒径45～53μm 的粉末占比57.29％，粒径≥53μm的粉末占比2.50％；球形度为95.87％；纵横比为1.04；综合物理性能优异。
实施例3：
具体步骤：步骤1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，其合金材料各组分的重量百分比为Co：63.5％，Cr：27.4％，W：5.4％，Mo：5.0％，Si：0.83％， Be：＜0.5×10-5％，Cd：＜1.3×10-5％，Ni：＜6.5×10-5％，余量为杂质；步骤2将钴铬钨钼合金棒材转入至等离子旋转电极雾化设备进料室内，对整套设备进行抽真空至5×10-5Pa以内并充入惰性气体氩气、氦气；步骤3启动水循环系统及雾化功能，接通等离子发生器电源，即点燃等离子枪。将钴铬钨钼合金棒材进行轴向旋转至30000r/min，调整等离子枪与棒材端面距离至2.0mm，对旋转中的棒材端面进行加热，棒材移动速度为73mm/min，使其熔化并依靠棒材旋转所产生的离心力甩离金属液滴，并在雾化室内进行冷却凝固；步骤4雾化室内冷却凝固后的液滴形成金属粉末，沿雾化室下端的出料口流出，此时使用预先通入纯度≥99.99％氩气气氛的收集器中进行收集；步骤5将收集器中的粉末以60kg/h的流量先通入孔径为53μm带有水平和垂直方向的三维振动网孔，再中通入孔径为45μm带有水平和垂直方向的三维振动网孔，振幅设定为1.30mm，振动频率为50Hz。使得将金属粉末按照粒径大小进行分级，其中在粒径在45μm以下的为同一级，记为＜45μm；粒径在45μm以上，53μm以下的为同一级，记为45～53μm；粒径在53μm以上的为同一级，记为＞53μm；步骤6将分级后的金属粉末按粒径<45μm占45％～55％，粒径45～53μm占45％～55％进行配比，配比时间控制在1.5h内，最后得到钴铬钨钼合金粉末，作为最终齿科3D打印用钴铬钨钼合金粉末。
采用本实施例制备的得到的钴铬钨钼合金粉末，其组分重量百分比为Co：63.5％，Cr：27.4％，W：5.4％，Mo：5.0％，Si：0.83％， Be：＜0.5×10-5％，Cd：＜1.3×10-5％，Ni：＜6.5×10-5％，余量为杂质。依照标准检验方法，粒径≤45μm的粉末占比38.73％，粒径45～53μm 的粉末占比59.29％，粒径≥53μm的粉末占比1.98％；球形度为94.67％；纵横比为1.09；综合物理性能优异。
实施例4：
具体步骤：步骤1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，其合金材料各组分的重量百分比为Co：65.5％，Cr：23.6％，W：5.6％，Mo：4.9％，Si：0.77％， Be：＜0.6×10-5％，Cd：＜1.4×10-5％，Ni：＜5.3×10-5％，余量为杂质；步骤2将钴铬钨钼合金棒材转入至等离子旋转电极雾化设备进料室内，对整套设备进行抽真空至5×10-5Pa以内并充入惰性气体氩气、氦气；步骤3启动水循环系统及雾化功能，接通等离子发生器电源，即点燃等离子枪。将钴铬钨钼合金棒材进行轴向旋转至32000r/min，调整等离子枪与棒材端面距离至3.0mm，对旋转中的棒材端面进行加热，棒材移动速度为70mm/min，使其熔化并依靠棒材旋转所产生的离心力甩离金属液滴，并在雾化室内进行冷却凝固；步骤4雾化室内冷却凝固后的液滴形成金属粉末，沿雾化室下端的出料口流出，此时使用预先通入纯度≥99.99％氩气气氛的收集器中进行收集；步骤5将收集器中的粉末以60kg/h的流量先通入孔径为53μm带有水平和垂直方向的三维振动网孔，再中通入孔径为45μm带有水平和垂直方向的三维振动网孔，振幅设定为1.40mm，振动频率为50Hz。使得将金属粉末按照粒径大小进行分级，其中在粒径在45μm以下的为同一级，记为＜45μm；粒径在45μm以上，53μm以下的为同一级，记为45～53μm；粒径在53μm以上的为同一级，记为＞53μm；步骤6将分级后的金属粉末按粒径＜45μm占45％～55％，粒径45～53μm占45％～55％进行配比，配比时间控制在1h内，最后得到钴铬钨钼合金粉末，作为最终齿科3D打印用钴铬钨钼合金粉末。
采用本实施例制备的得到的钴铬钨钼合金粉末，其组分重量百分比为Co：65.5％，Cr：23.6％，W：5.6％，Mo：4.9％，Si：0.77％， Be：<0.6×10-5％，Cd：<1.4×10-5％，Ni：<5.3×10-5％，余量为杂质。依照标准检验方法，粒径≤45μm的粉末占比33.98％，粒径45～53μm的粉末占比63.11％，粒径≥53μm的粉末占比2.91％；球形度为95.48％；纵横比为1.08；综合物理性能优异。
应用例1：
取上述各实施例制备的钴铬钨钼合金粉末，使用3D打印设备进行打印试样件，并以传统失蜡铸造方法制备的试样件作为对比例。其中3D打印参数具体为：激光功率160W、扫描速度1300mm/s、打印间距0.06mm、光斑直径0.05mm、铺粉厚度0.03mm。
将各实施例和对比例制得制件加工成5×5×26mm的长条状，横截面积不大于30mm2，按照GB17168-2013标准中方法进行线胀系数的测试，具体结果如下：
表1线胀系数测试结果
Figure RE-RE-GDA0002387491980000141
应用例2：
取上述各实施例制备的钴铬钨钼合金粉末，使用3D打印设备进行打印试样件，并以传统失蜡铸造方法制备的试样件作为对比例，其中3D打印参数与应用例1一致。
将各实施例和对比例制得制件加工成 (25±1)mm×(3.0±0.1)mm×(0.5±0.05)mm的长条状，按照YY 0621.1-2016标准采用三点弯曲法进行金瓷结合强度的测试，并在测试后对其瓷开裂的残留瓷面积分数AFAP进行测试，具体结果如下：
表2金瓷结合强度测试结果
Figure RE-RE-GDA0002387491980000161
表3残留瓷AFAP测试结果
Figure RE-RE-GDA0002387491980000162
通过表2、表3可以看出，本发明各实施例制备的钴铬钨钼合金粉末经过3D打印技术与传统失蜡铸造方法，在经过金瓷结合强度、残留瓷的测试相比后，前者性能均优于后者。通过这些测试可表明，使用本发明制备的粉末通过3D打印加工后的义齿能顺利与瓷粉结合，粘附性好且不易崩瓷和脱落。

Claims (7)

1.一种生物医用3D打印用钴铬钨钼合金粉末，其特征在于，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。
2.一种生物医用3D打印用钴铬钨钼合金粉末的制备方法，其特征在于，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；
步骤2真空保压气体保护：将钴铬钨钼合金棒材转入至等离子旋转电极雾化设备进料室内，对整套设备进行抽真空并充入惰性气体氩气、氦气；
步骤3雾化冷凝：启动水循环系统及雾化功能，接通等离子发生器电源，即点燃等离子枪。将钴铬钨钼合金棒材进行轴向旋转，调整等离子枪与棒材端面距离，对旋转中的棒材端面进行加热，使其熔化并依靠棒材旋转所产生的离心力甩离金属液滴，并在雾化室内进行冷却凝固；
步骤4收集：雾化室内冷却凝固后的液滴形成金属粉末，沿雾化室下端的出料口流出，此时使用预先通入纯度≥99.99％氩气气氛的收集器中进行收集；
步骤5分级：将收集器中的粉末以60kg/h的流量通入孔径为45μm和53μm带有水平和垂直方向的三维振动网孔中，使得将金属粉末按照粒径大小进行分级，其中在粒径在45μm以下的为同一级，记为＜45μm；粒径在45μm以上，53μm以下的为同一级，记为45～53μm；粒径在53μm以上的为同一级，记为＞53μm；
步骤6配比：将分级后的金属粉末按粒径＜45μm占45％～55％，粒径45～53μm占45％～55％进行配比得到钴铬钨钼合金粉末。
3.根据权利要求2所述的一种生物医用3D打印用钴铬钨钼合金粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的抽得真空度控制在5×10-5Pa以内，通入惰性气体氩气、氦气为雾化气体，避免制备过程中粉末氧化问题。
4.根据权利要求2所述的一种生物医用3D打印用钴铬钨钼合金粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤3棒材轴向转速为28000～35000r/min。
5.根据权利要求2所述的一种生物医用3D打印用钴铬钨钼合金粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤3等离子枪与棒材端面距离为1.5～3.0mm，棒材移动速度为65～75mm/min。
6.根据权利要求2所述的一种生物医用3D打印用钴铬钨钼合金粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤4将粉末通入三维振动网孔中，先通过53μm再通过45μm，振幅设定为1.25～1.55mm，振动频率为50Hz。
7.根据权利要求2所述的一种生物医用3D打印用钴铬钨钼合金粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤5按粒径进行配比，应确保配比时间控制在1～2h内完成。
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