[發(fā)明專利]一種用于3DP法三維打印薄壁多孔金屬坯的去粉方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810999623.2
• 申請(qǐng)日: 2018-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN108971493B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊建明;顧海;陳勁松;黃大志;湯陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南通理工學(xué)院;淮海工學(xué)院
• 主分類號(hào): B22F3/11
• 分類號(hào): B22F3/11;B08B3/12;B08B3/08
• 代理公司: 北京科家知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

本發(fā)明涉及多孔金屬材料及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于3DP法三維打印薄壁多孔金屬坯的去粉方法，包括以下步驟：首先選擇成形所需的金屬粉末，并向金屬粉末中噴射粘結(jié)劑，采用3DP法三維打印制得打印坯；然后將待去粉的打印坯置于干燥箱中加熱1～2h，再放入盛有無水乙醇溶液的超聲波清洗機(jī)中進(jìn)行超聲波去粉；將去粉后的打印坯再次置于干燥箱中進(jìn)行加熱處理，即可得到結(jié)構(gòu)完整的薄壁多孔金屬坯；本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度較低的多孔打印坯的去粉，并具有去粉操作簡(jiǎn)單、成本低、節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，能夠成批量地對(duì)3DP法打印的薄壁多孔金屬坯進(jìn)行去粉，能夠?qū)崿F(xiàn)去粉機(jī)械化，為3DP法制件的批量生產(chǎn)提供保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多孔金屬材料及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于3DP法三維打印薄壁多孔金屬坯的去粉方法。

背景技術(shù)

目前，3D打印技術(shù)迅速發(fā)展，且在金屬材料打印方面的應(yīng)用日益增加。為了進(jìn)一步發(fā)掘3D打印技術(shù)的潛力，在工業(yè)界實(shí)現(xiàn)輕量化的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、制備多孔金屬材料已成為3D打印技術(shù)應(yīng)用的新趨勢(shì)。然而，選擇性激光燒結(jié)/熔化(SLS/SLM)、噴墨三維印刷(3DP)等金屬三維打印技術(shù)是基于粉末床疊層打印成形的方式，多孔件打印完成后均需要進(jìn)行去粉操作，即多孔件的孔道內(nèi)此時(shí)還被未燒結(jié)或未粘結(jié)起來的粉末所占據(jù)，需在不破壞坯件形狀和尺寸的情況下將這部分粉末徹底清除，形成開孔式多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部完整、清晰的孔道。SLS/SLM法多孔打印件去粉后即可得到所需的制品，而3DP法多孔打印坯去粉后再經(jīng)過脫粘、燒結(jié)而獲得最終的多孔金屬件。

對(duì)于采用激光等高能量能源打印成形的多孔件，骨架內(nèi)的原粉末顆粒已燒結(jié)在一起，甚至完全熔化、經(jīng)冷卻凝固而成為整體，因而具有很好的強(qiáng)度，可以采用一些機(jī)械方式進(jìn)行去粉而不會(huì)破壞打印件。但3DP法是通過噴射粘結(jié)劑使粉末粘結(jié)成形，已粘結(jié)起來的粉末之間結(jié)合力較小，打印坯的強(qiáng)度較低，對(duì)于薄壁多孔件來說，相鄰孔隙之間的壁厚小，使得整個(gè)多孔坯的強(qiáng)度更低，因而不宜采用具有較大作用力的機(jī)械方法進(jìn)行去粉。另一方面，需要被去除的粉末盡管未被粘結(jié)劑粘結(jié)起來，但它們?cè)?DP法打印的鋪粉過程中逐層受到了一定程度的壓實(shí)，同時(shí)粘結(jié)劑固化時(shí)可能造成坯件收縮而產(chǎn)生壓應(yīng)力，加上細(xì)小的粉末顆粒之間存在范德華力、靜電力等結(jié)合力，粉末的形狀因素也造成粉末顆粒之間存在相互的咬合作用，這些原因都使得3DP法打印的多孔坯去粉相對(duì)來說比較困難，尤其是孔道截面尺寸較小、深度較大的情況下。綜上所述，3DP法三維打印多孔坯的去粉是該領(lǐng)域的一個(gè)技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

(一)解決的技術(shù)問題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的一種用于3DP法三維打印薄壁多孔金屬坯的去粉方法可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度較低的多孔打印坯的去粉，并具有去粉操作簡(jiǎn)單、成本低、節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，能夠成批量地對(duì)3DP法打印的薄壁多孔金屬坯進(jìn)行去粉，能夠?qū)崿F(xiàn)去粉機(jī)械化，為3DP法制件的批量生產(chǎn)提供保障。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種用于3DP法三維打印薄壁多孔金屬坯的去粉方法，包括以下步驟：

1)首先選擇成形所需的金屬粉末，并向金屬粉末中噴射粘結(jié)劑，采用3DP法三維打印制得打印坯；

2)然后將待去粉的打印坯置于干燥箱中加熱1～2h，再放入盛有無水乙醇溶液的超聲波清洗機(jī)中進(jìn)行超聲波去粉，打印坯放入無水乙醇溶液中時(shí)，下方需加入墊塊，使底部架空，以容納被去除后沉降的粉末，打印坯放置時(shí)使孔道的走向處于鉛垂方向，如打印坯上有多個(gè)方向有孔道時(shí)則使較多孔道的走向處于鉛垂方向，在去粉過程中，視坯件內(nèi)孔道情況來翻轉(zhuǎn)坯件，使尚未除盡粉末的孔道處于鉛垂方向；

3)將去粉后的打印坯再次置于干燥箱中進(jìn)行加熱處理，即可得到結(jié)構(gòu)完整的薄壁多孔金屬坯。

優(yōu)選的，所述步驟1)中3DP法三維打印采用的金屬粉末為不銹鋼粉末、鈦粉、鎳粉、合金粉末中的任意一種。