本綜述主要介紹激光拋光技術在3D打印CoCr基材料上的應用現狀。

　　Co-Cr合金廣泛的應用在可摘局部義(yi) 齒行業(ye) 中。在骨頭愈合的時候，Co-Cr合金，作為(wei) 一種內(nei) 部的固定植入物，可以提供給骨頭斷裂手術中的臨(lin) 時支架固定。現如今，假牙和人工義(yi) 齒的組成材料為(wei) Co-Cr合金，通常使用選擇性激光熔化（SLM）來製造，這也是一種常用的AM製造工藝。在當前，具有曲線的小型化的產(chan) 品和或內(nei) 部結構是一類主要的應用在醫療和生物技術場合的產(chan) 品。由於(yu) 3D打印的金屬產(chan) 品是凝固的金屬熔滴堆積形成的，熔滴堆積的3D打印技術的分辨率就取決(jue) 於(yu) 棱柱的縱橫比。3D打印的金屬製品的分辨率的範圍受限，大約在 1 mm，這是因為(wei) 打印材料的性質決(jue) 定的。因此，增材製造的部件表麵就不能滿足醫療場合中的應用需求。

　　激光拋光，具有選擇性的拋光非平麵區域，已經被用來嚐試提高金屬增材製造部件表麵的粗糙度。該技術提供了可重複的、高速度的拋光工藝以及低的勞動成本，同傳(chuan) 統的機械拋光工藝相比較的話。盡管已經有許多研究工作是關(guan) 於(yu) 激光拋光工藝的，但隻有少數報道是聚焦在金屬部件的，尤其是LSM增材製造技術的應用上，其表麵形貌顯著的不同的複雜的表麵結構。采用激光拋光技術來減少Co-Cr合金部件的表麵粗糙度，具有複雜的表麵形貌，在使用層狀拋光技術的時候需要不斷的調整激光沿著部件的表麵形貌進行焦距的調節。優(you) 化的激光參數首先在CoCr合金的平麵上進行實驗來獲得，然後在複雜的表麵形貌的部件上基於(yu) 這些參數進行實驗。激光拋光樣品的表征使用光學輪廓儀(yi) 和掃描電鏡來進行，表明其表麵粗糙度同沉積態的樣品相比較，會(hui) 顯著的降低。其表麵粗糙度的減少高達93%。顯微硬度測試表明，激光拋光後其表麵硬度提高了8%。而且，一個(ge) 簡單且有效的模型用來展示激光拋光SLM製造的CoCr合金時部件複雜表麵。這一分析模型對理解和評估激光拋光後背後的機理非常有幫助。

　　▲圖1. 不同類型的複雜樣品的表麵形貌圖：(a) 凸麵；(b)凹形界麵 ；(c) 斜麵（slant surface）

　　▲圖2. 樣品的平麵上的表麵形貌和在激光拋光時在不同策略下拋光後的形貌：(a) 沉積態的表麵, (b) 拋光表麵：激光參數: P = 40 W, v = 300 mm/s, H = 0.05 mm, (c) 拋光表麵: P = 55 W, v = 300 mm/s, H = 0.02 mm和 (d) 拋光表麵: P = 70 W, v = 300 mm/s, H = 0.03 mm

　　▲圖3. 水接觸角測量的示意圖

　　▲圖4. 樣品在具有複雜形貌的時候，在拋光之前和之後的表麵形貌：(a)–(c)顯示的為(wei) 沉積態表麵粗糙度分別為(wei) 凸麵、凹麵和斜麵的時候的結果；（d-f）激光拋光之後的凸麵、凹麵和斜麵的形貌圖

　　結果表明：CoCr合金在激光增材製造後的表麵性能在激光拋光之後會(hui) 得到提升；

　　目標的距離（焦距）和激光功率對表麵粗糙度和潤濕性有影響；

　　在粗糙度為(wei) Ra 0.45 μm的疏水表麵在激光離焦量為(wei) +6 mm和70 W的時候可以實現；

　　表麵粗糙度和接觸角度的變化可以采用Wenzel 模型來解釋

　　激光拋光技術在處理3D打印部件的表麵粗糙度這一塊吸引了人們(men) 的廣泛注意，這是因為(wei) 該技術在牙科植入和珠寶首飾上具有十分巨大的潛在應用。有學者采用激光拋光技術對增材製造的CoCr合金表麵麵積為(wei) 3 × 3 mm2的區域進行了拋光處理，采用的激光為(wei) 脈衝(chong) 的方式，功率為(wei) 70 W。激光拋光後的表麵形貌、成分、表麵粗糙度和接觸角采用掃描電鏡以及能譜儀(yi) （SEM/EDX），光學輪廓儀(yi) 和接觸角測量儀(yi) 分別進行了測量。結果顯示在Ar條件下，當中等流速為(wei) 6.0 l/min的時候，得到的為(wei) 可行的保護氣體(ti) 流速來防止CoCr發生氧化，而保證了氧化防止控製係統的精度。離焦量被發現是影響表麵質量的一個(ge) 關(guan) 鍵參數，提高的表麵質量 (Sa) ≤1 μm在離焦量 (Df) +6 mm的時候可以獲得。除了激光功率之外，其他參數也對激光拋光有影響，包括掃描速度、氣體(ti) 流速、離焦量和掃描間距都有影響，均對拋光後的表麵粗糙度和接觸角有影響。在一個(ge) 疏水表麵，接觸角隨著表麵粗糙度的增加而增加，這是因為(wei) 激光拋光的效果隨著離焦量的變化而變化。然而，接觸角在表麵親(qin) 水表麵的粗糙度增加的時候會(hui) 降低，在不同功率下CoCr的拋光結果也會(hui) 變化。結果，激光拋光處理的CoCr看起來同Wenzel的狀態相似。

　　▲圖5. 不同的離焦量條件下激光拋光CoCr合金時的表麵SEM照片：a + 8 mm, b + 6 mm, c + 4 mm, d + 2 mm, e 在焦平麵上

　　▲圖6. 在不同的離焦量條件下激光拋光CoCr合金時的水滴圖：a + 8 mm, b + 6 mm, c + 4 mm, d + 2 mm, e焦平麵上e

　　▲圖7. 在不同功率百分比輸出的時候激光拋光CoCr合金之後的表麵SEM照片：a 40%, b 60%, c 80%, d 100%.

　　▲圖8. 在不同功率輸出時激光拋光CoCr合金之後的水滴狀態圖：a 40%, b 60%, c 80%, d 100%

　　在激光拋光增材製造的CoCr合金之後的表麵進行了研究，基於(yu) 實驗結果，在優(you) 化的參數下對增材製造的CoCr合金材料進行激光拋光，得到的主要結果如下：

　　(1)激光拋光工藝可以使部件界麵的光滑度提高和顯著的提高增材製造的表麵質量；

　　(2)增加焦距和激光功率會(hui) 顯著的影響表麵質量，並且激光功率的變化不能反映出光斑焦平麵的變化。

　　(3)采用Ar進行保護並在優(you) 化的氣體(ti) 流速的條件下進行拋光，可以提高部件的表麵粗糙度和接觸角。

　　(4)表麵粗糙度的變化和接觸角的變化可以采用Wenzel模型來進行解釋。

　　在不久的將來，我們(men) 在開展研究的時候，每一個(ge) 具體(ti) 的參數都會(hui) 進行詳細的考量，不管是粗糙度還是潤濕性都會(hui) 基於(yu) 這些參數的相互作用來進行綜合研究。重點會(hui) 放在一個(ge) 五軸的激光拋光係統中來拋光增材製造的部件，該部件同時具有複雜的曲線表麵。考慮到激光拋光的重熔過程，需要更多的分析來基於(yu) 冶金和相變變化來研究，如硬度、磁性和腐蝕阻力等。