[發明專利]一種陶瓷金屬異質結構3D打印焊接制造方法

有效

• 申請號: 201710088219.5
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN106825545B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 何鵬;林鐵松;陳倩倩
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F3/22;B22F3/10;B22F3/24;C04B35/584;C04B37/02;B28B1/00;B33Y10/00;B33Y50/02;B33Y70/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 李紅媛

一種陶瓷金屬異質結構3D打印焊接制造方法，本發明涉及3D打印焊接制造方法。本發明要解決陶瓷金屬異質結構復雜形狀成型困難，且金屬與陶瓷材料釬焊形成的焊接結構件接頭存在較大應力的問題。方法：一、三維模型建立；二、Si₃N₄陶瓷料漿的制備；三、Ti金屬料漿的制備；四、引發劑的制備；五、輸送漿料及打印；六、逐層打印；七、燒結；八、GMAW 3D打印焊接；九、去應力處理，即完成陶瓷金屬異質結構3D打印焊接制造方法。本發明用于一種陶瓷金屬異質結構3D打印焊接制造方法。

技術領域

本發明涉及3D打印焊接制造方法。

背景技術

3D打印技術是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。它無需機械加工或任何模具，就能直接從計算機圖形數據中生成任何形狀的零件。3D冷打印技術用低粘度、高固含量的金屬粉末料漿來代替3D打印的原材料，把這種料漿當做打印的“墨水”，在室溫或低溫條件下實現金屬零件坯體的逐層打印。

熔焊3D打印技術是將焊接方法與計算機輔助設計結合起來的一種加工技術，即用計算機提供的三維數據來控制焊接設備，然后通過分層掃描和堆焊的方法來制造金屬元件。

3D打印技術可以實現結構優化，適合于復雜形狀零件的制造，也適合于難加工材料的制造，由于陶瓷材料硬而脆的特點使其加工成形尤其困難，特別是復雜陶瓷件需通過模具來成形。模具加工成本高、開發周期長，難以滿足產品不斷更新的需求。

發明內容

本發明要解決陶瓷金屬異質結構復雜形狀成型困難，且金屬與陶瓷材料釬焊形成的焊接結構件接頭存在較大應力的問題，并且提高接頭界面結合強度的問題，而提供一種陶瓷金屬異質結構3D打印焊接制造方法。

一種陶瓷金屬異質結構3D打印焊接制造方法是按以下步驟進行：

一、三維模型建立：

通過Auto CAD軟件建立零件結構的三維模型，模型經分層切片處理，設定打印層厚度為0.5mm～1mm，打印時，漿料噴頭與引發劑噴頭的移動速度為20mm/s～50mm/s，將數據傳輸到3D冷打印設備中；

二、Si₃N₄陶瓷料漿的制備：

將丙烯酰胺、N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺溶解于去離子水中，得到預混液A，向預混液A中加入質量百分數為25％～28％的氨水和異辛醇，然后加入Si₃N₄陶瓷粉末混合攪拌，再加入Al₂O₃，在N₂氣氛下球磨20h，得到Si₃N₄陶瓷料漿；

所述的Si₃N₄陶瓷料漿中Si₃N₄陶瓷粉末的固相體積分數為40％～50％；

所述的N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺與去離子水的質量比為(0.2～0.3):100；所述的丙烯酰胺與去離子水的質量比為(20～30):100；所述的質量分數為25％～28％的氨水與預混液A的質量比為(0.4～1.0):100；所述的異辛醇與預混液A的質量比為(0.1～0.3):100；所述的Al₂O₃與Si₃N₄陶瓷粉末的質量比為(2～5):100；

三、Ti金屬料漿的制備：

將丙烯酰胺、N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺溶解于去離子水中，得到預混液B，向預混液B中加入質量百分數為25％～28％的氨水和異辛醇，然后加入Ti金屬粉末混合攪拌，在N₂氣氛下球磨20h，得到Ti金屬料漿；