[發明專利]一種3D凝膠打印制備鋼結硬質合金的方法

在審

• 申請號: 201810509081.6
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108705086A
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 林濤;袁佳昀;李飛宏;邵慧萍;李文媛;何新波
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B22F3/22
• 分類號: B22F3/22;B22F1/00;B33Y10/00;B33Y70/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種3D凝膠打印制備鋼結硬質合金的方法，其特征在于包括步驟如下：

(1)將硬質相粉與鐵基合金粉球磨，球磨介質采用酒精，球磨采用鋼球，球料質量比(3～8)：1，球磨時間24h～48h，球磨后真空干燥并過篩得到混合粉末；

(2)將偶聯劑鈦酸酯溶解在有機溶劑中，加入步驟(1)的混合粉末中高速剪切混合，其中鈦酸酯占混合粉末0.3～0.8wt.％，有機溶劑占混合粉末5～8wt.％；

(3)將有機單體和有機溶劑按照體積比1：4～4：1混合，并加入0.4～1.2wt.％的分散劑，配制成具有有機單體濃度20vol.％～80vol.％的預混液；

(4)將步驟(2)得到的鋼結硬質合金原料粉末與步驟(3)得到的預混液按照體積比(3～4)：1混合，攪拌均勻可得到固相體積含量50～65vol.％的料漿；

(5)將步驟(4)得到的料漿裝入3D凝膠打印機的料筒中，將所需要打印的制品形狀導入計算機控制系統進行打印，打印所選用的噴嘴直徑為0.1～1.0mm，打印層高為0.08～0.8mm，擠出速率為50.0～500.0mm³/min，打印速度為5～20mm/s，每完成一層打印，噴霧裝置將向打印表面噴灑一層霧狀的引發劑過氧化苯甲酰(BPO)和催化劑N,N,N',N'-四甲基乙二胺(TEMED)實現邊打印邊固化；

(6)將打印所得到的坯體在30～50℃下真空干燥8～24h，將經過干燥的坯體在保護氣氛中100～400℃脫脂5～10h，然后在真空中1200～1500℃進行高溫燒結，燒結時間為1～2h，得到尺寸精度高、致密度高、表面質量好、綜合力學性能優異的鋼結硬質合金制品。

2.如權利要求1所述的3D凝膠打印制備鋼結硬質合金的方法，其特征在于：所述的硬質相粉為TiC、WC、Ti(C,N)中的一種，所述硬質相粉粒度為1～20微米，在合金中占5～60wt.％。

3.如權利要求1所述的3D凝膠打印制備鋼結硬質合金的方法，其特征在于：所述鐵基合金粉是鐵粉、不銹鋼粉、高溫合金粉、高速鋼粉、工具鋼粉中的一種；或者是在鐵粉中添加鉻鐵粉、錳鐵粉、硅鐵粉、鎳粉形成的混合粉；所述鐵基合金粉的粒度是100～500目。

4.如權利要求1所述的3D凝膠打印制備鋼結硬質合金的方法，其特征在于：所述的有機單體為丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)的一種，所述的有機溶劑為甲苯、乙醇、鄰二甲苯、異丙醇的一種。

5.如權利要求1所述的3D凝膠打印制備鋼結硬質合金的方法，其特征在于：所述的分散劑為六偏磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、焦磷酸鈉中的一種。