[發明專利]制造陶瓷組件的方法

在審

• 申請號: 201980035138.6
• 申請日: 2019-05-27
• 公開（公告）號: CN112272658A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 奧斯溫·奧廷格;塔尼婭·達姆雅諾維奇;尼克拉斯·克拉伯勒;阿拉什·拉希迪;塞巴斯蒂安·薩爾托爾;塞巴斯蒂安·舒爾策
• 申請（專利權）人: 西格里碳素歐洲公司
• 主分類號: C04B35/524
• 分類號: C04B35/524;C04B35/563;C04B35/565;C04B35/626;B33Y80/00;B33Y70/10;B29C64/165
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 劉慧;金海霞

本發明涉及一種由含有至少一種硬質材料和塑料的復合材料制造陶瓷組件的方法、通過所述方法制造的組件以及使用所述組件的方法。本發明的方法包括以下步驟：a)提供通過3D打印方法制造的包含至少一種硬質材料的生坯，b)用至少一種液體樹脂體系浸漬所述生坯，和c)使所述浸漬的生坯固化以形成合成樹脂基質。所述硬質材料優選是SiC和/或B₄C。

技術領域

本發明涉及一種由含有至少一種硬質材料和塑料的復合材料制造陶瓷組件的方法、通過該方法制造的組件以及使用該組件的方法。

背景技術

陶瓷組件通常以即使在高溫下仍然高硬度、高耐磨性、高化學穩定性和高強度為特征。由于這些性質，陶瓷組件用在暴露于高機械和/或化學負荷、侵蝕性或腐蝕性介質的任何地方，例如用于泵、管道或噴嘴中。

DE 10327494 B1描述了包含金屬部件和混合鑄件的復合泵組件，所述混合鑄件是充當粘合劑的塑料與細晶粒的耐磨和耐腐蝕材料的固化混合物。環氧樹脂、乙烯基酯樹脂或聚甲基丙烯酸酯被列為塑料，而碳化硅(SiC)、金剛砂、石英砂、玻璃或這些材料的混合物被列為耐磨和耐腐蝕材料。在這些復合部件的制造中，金屬部件用作混合鑄件的鑄模。制造這些泵組件的缺點是需要鑄模，通常只可用數量有限的鑄模。因此，由于需要使用鑄模，因此該過程昂貴而冗長。此外，混合鑄件的形狀由鑄模的形狀決定。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種不需要鑄模的陶瓷組件制造方法，該方法具有較短的加工時間(因此成本較低)并允許以簡單的方式制造任何形狀的陶瓷組件。

在本發明的情形下，通過提供一種由含有至少一種硬質材料和塑料的復合材料制造陶瓷組件的方法來實現該目的，所述方法包括以下步驟：

a)提供通過3D打印方法制造的包含至少一種硬質材料的生坯，

b)用至少一種液體樹脂體系浸漬所述生坯，以及

c)使所述浸漬的生坯固化以形成合成樹脂基質。

根據本發明，已經發現，當通過3D打印來制造所述包含至少一種硬質材料的生坯時，制造陶瓷組件的工藝時間顯著減少，也導致工藝的成本更低。另外，因為不需要鑄模，可以在更短的時間內制造數量更大的陶瓷組件。

在本發明的情形下，硬質材料應理解為莫氏硬度大于/等于(≥)8.5、優選≥9.0、特別優選≥9.3的材料。莫氏硬度以1到10的尺度表示相對硬度值。莫氏硬度為1到2的材料表示軟質材料；中等硬度材料的莫氏硬度為3到5，而硬質材料的莫氏硬度為6到10。莫氏硬度通過查明是否材料A能劃傷材料B但材料B不會劃傷材料A來確定。結果，較硬的材料劃傷較軟的材料。

用于本發明方法的優選的硬質材料是碳化硅(SiC)、碳化硼(B₄C)或SiC和B₄C的任何混合物，優選SiC。如果將SiC或B₄C用作唯一的硬質材料，則這些材料作為純硬質材料使用，即沒有與其它材料混合。通過在生坯的制造中使用B₄C代替SiC，用其制造的陶瓷組件的硬度增加并且該組件的重量降低。如果使用SiC和B₄C的任何混合物，則所使用的SiC與B4C比率取決于陶瓷組件的性質。

步驟a)中的生坯通過3D打印方法制造。該方法提供了一種粒度(d50)在10μm和500μm之間、優選在60μm和350μm之間、更優選在70μm和300μm之間、特別優選在75μm和200μm之間的硬質材料粉末，和一種液體粘結劑。這之后在表面上沉積所述粉末的層，然后將液體粘結劑的液滴局部沉積到該層上。重復這些步驟，直到制造出期望的組件形狀為止，每個單個步驟針對期望的組件形狀進行調適。然后，將所述粘結劑至少部分固化或干燥，產生具有期望的組件形狀的生坯。術語“d50”是指50％的粒子小于給定值。d50值借助于激光粒度測定法(ISO 13320)、使用Sympatec GmbH的測量裝置與相關評價軟件來確定。