[發明專利]采用3D打印技術制備銥坩堝的方法

在審

• 申請號: 202010031565.1
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111203535A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 尹俊;周傳平;劉高斯;李賀南;范濤
• 申請（專利權）人: 無錫英特派金屬制品有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F1/00;B22F3/04;B22F5/10;B33Y10/00;B33Y40/20;B33Y70/10
• 代理公司: 上海翰信知識產權代理事務所(普通合伙) 31270
• 代理人: 張維東

本發明提供了一種采用3D打印技術制備銥坩堝的方法,包括以下步驟：步驟1，將銥粉與超細環氧樹脂混合制得選擇性激光燒結的銥粉基料；步驟2，使用選擇性激光燒結型3D打印機將銥粉基料制作成銥坩堝坯體；步驟3，將步驟2中得到的銥坩堝坯體進行烘烤；步驟4，將步驟3中烘烤過的銥坩堝坯體用包套進行包裹，將包裹好銥坩堝坯體的包套內抽真空后，將包套包裹的銥坩堝坯體放入冷等靜壓機中進行致密化處理；步驟5，打磨、拋光，本發明的制備銥坩堝的方法工藝簡單、生產效率高、成品率高且成本低。

技術領域

本發明屬于銥坩堝制備技術領域，具體涉及一種采用3D打印技術制備銥坩堝的方法。

背景技術

貴金屬銥具有熔點高(2410±40℃)、密度大(22.562±0.011g/cm³)、化學性質穩定、硬度高、高溫抗氧化性能好等特點，常用于高熔點單晶釔鋁石榴石(YAG)、鍺鎵石榴石(GGG)、紅寶石等采用直拉法制造過程中，這些單晶主要應用于激光及電子行業，需求量非常大，所以銥坩堝的實用價值及市場前景不言而喻。但由于銥具有高的彈性模量，加工硬化速率大，變形抗力大，低的泊松比等特點，使其應用加工塑性較差，給加工帶來很大的困難。

3D打印技術又稱增材制造技術，基于分層-疊加原理，它將傳統材料的“去除”制造變化為“增加”制造，首先在三維造型軟件中生成零件的三維模型，然后對模型進行切片處理，把每層的信息輸入到制造裝備，通過材料的逐層堆積獲得最終任意復雜結構的三維實體零件。選擇性激光燒結技術(Selective Laser Sintering,簡稱SLS)是3D打印領域中的前沿技術，采用精細聚焦光斑快速燒結預置金屬粉末，層層堆積成形所需形狀的器件。選擇性激光燒結技術最突出的優點在于它所使用的成形材料十分廣泛。從理論上說，任何加熱后能夠形成原子間粘結的粉末材料都可以作為選擇性激光燒結技術的成形材料。

3D打印技術具有開發效率高、不需模具、可成形任意形狀器件、成本低等諸多優勢，而作為3D打印技術一種的選擇性激光燒結技術除了具有3D打印技術優點之外，本身是無需設計和制造支撐系統的，這就使選擇性激光燒結制得的器件很容易的與粉末材料分離而不損壞器件的形狀。

傳統銥坩堝的制造方法有鑄造法、電沉積法、粉末成型法和塑性加工法等。采用鑄造法制造的銥坩堝壁厚不均勻、壁厚差最大可達50％，內部夾層、疏松嚴重，坩堝密度不到19g/cm³，致使銥坩堝在使用過程中常有滲漏現象，使用時有溫場不均，影響晶體生長質量。采用粉末成型法制造的銥坩堝，所用設備很復雜，燒結后銥坩堝密度為理論密度的85～90％。電沉積法只能生產小直徑，壁厚很薄的銥坩堝，而且銥坩堝致密度也很低，約為理論密度的85％左右。采用塑性加工成型的方法生產的銥坩堝致密度可以很高，但使用壽命低，加工過程很困難，成品率低，不能大批量生產。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種工藝簡單、生產效率高、成品率高且成本低的采用3D打印技術制備銥坩堝的方法。

本發明提供了一種鉑銠合金中銠的質量分數測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，制備待3D打印的基料，將銥粉與超細環氧樹脂混合制得選擇性激光燒結的銥粉基料。添加超細環氧樹脂的作用：不僅作為粘接劑而且能夠起到增透作用從而降低銥粉對激光的反射。

步驟2，采用3D打印技術制備銥坩堝坯體，使用選擇性激光燒結型3D打印機將銥粉基料制作成銥坩堝坯體。3D打印是指激光依據電腦輔助設計的數字圖形信息選擇性的分層燒結銥粉基料。

步驟3，烘烤，將步驟2中得到的銥坩堝坯體進行烘烤。雖然一定功率的激光可以熔化超細環氧樹脂使銥粉成形為銥坩堝，但是在激光有選擇的掃描基料過程中，超細環氧樹脂并沒有完全分解，而將銥坩堝烘烤，能夠使銥坩堝坯體中的樹脂完全分解，從而提高坯體質量。