[發明專利]一種復雜鏤空金屬及其加工方法

在審

• 申請號: 202010151337.8
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111203540A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 陳柏翰;張勤雧;陳順得;林得凱;王聰
• 申請（專利權）人: 金上晉科技（深圳）有限公司
• 主分類號: B22F3/115
• 分類號: B22F3/115;B22F1/00;B22F3/11;B33Y70/00;B33Y10/00
• 代理公司: 合肥中博知信知識產權代理有限公司 34142
• 代理人: 張加寬

本發明涉及金屬材料的加工技術領域，具體涉及一種復雜鏤空金屬及其加工方法，所述的方法包括將無機材料粉末和高分子材料黏結劑揉捏后制成無機材料線材；采用熔堆積成型設備并根據制造程序將所述的無機材料線材逐層堆積形成生坯成品，再脫脂、燒結得到所述的鏤空金屬；本發明提供的加工方法可以制造復雜鏤空結構和復古線條造型的金屬產品，且具有制造時間短，產品多樣性豐富的優點。

技術領域

本發明涉及金屬材料的加工技術領域，具體涉及一種復雜鏤空金屬及其加工方法。

背景技術

傳統的雷射燒結3D打印，是以雷射作為燒結熱源對粉床進行選擇性燒結的技術，使雷射能量集中形成光斑；但設備、材料售價偏高，且直接燒結會產生熱應力導致收縮/變形，因此成型時需要搭配大量的支撐；成型后移除支撐的表面光潔度不佳且難以處理，最終造成難以構成復雜鏤空形狀；

而其他有機會制造復雜鏤空金屬方案的是精密脫蠟鑄造，但此做法在較為細小的構造對于流動性較低的金屬則難以達成高度復雜，若要配合流動性則需要增加多數金屬流道，最終導致成品難以拆除流道與處理拆除后之表面光潔度不佳且難以處理。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種復雜鏤空金屬的加工方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種復雜鏤空金屬的加工方法，所述的方法包括將無機材料粉末和高分子材料黏結劑揉捏后制成無機材料線材；采用熔堆積成型設備并根據制造程序將所述的無機材料線材逐層堆積形成生坯成品，再脫脂、燒結得到所述的鏤空金屬。

本發明的技術構思在于以現有的熔堆積成型技術作為基礎，配合特殊的無機材料線材和制程工序，獲得鏤空的金屬，旨在降低鏤空金屬的制造難度，縮短制造時間，以及提高鏤空金屬產品的多樣性。在具體的制程中，先要建立三維實體模型，例如可采用Autodesk123D、3Done、UG、SolidWorks、Pro/E或AutoCAD軟件進行實體結構的設計工作；然后在獲得模型STL格式的數據，此步驟的實質是采用無數多個細小的三角形來近似的代替并且還原原來的三維CAD模型，與有限元中的網格劃分有很大相似處；進一步的，采用切片軟件，例如Slic3r或Cura將上述的STL格式轉化為熔堆積成型設備所用的制造程序。

在完成上述軟件方面的準備工序后，按配方量稱取無機材料粉末和高分子材料黏結劑，混合后揉捏作成顆粒，制成無機材料線材；然后再使用熔堆積成型設備，將噴頭及腔體加熱到指定溫度后，根據制造程序并采用上述無機材料線材進行分層制造，逐層堆積形成生坯成品；再將所述的生坯成品進行脫脂，再進行燒結，即可得到所述的鏤空金屬。

進一步的技術方案中，所述的無機材料線材中，以該無機材料線材的重量為基準，所述無機材料粉末的含量為74.5-95wt％，所述高分子材料黏結劑的含量為5-25.5wt％。

本發明中，所述高分子材料黏結劑的作用在于將無機材料粉末黏結在一起，作為高分子材料黏結劑的配方組成，具體可選擇55-75wt％的石蠟，20-35wt％的聚丙烯、5-10wt％的硬脂酸制備而成；

又如，所述的高分子材料黏結劑可選擇80-90wt％的聚甲醛、10-20wt％的聚丙烯制備而成；

又如，所述的高分子材料黏結劑可選擇70-80wt％的聚乙二醇、20-30wt％的聚甲基丙烯酸甲酯制備而成。

進一步的技術方案中，所述的無機材料粉末選自銅粉、不銹鋼粉或鈦粉中的一種。

進一步的技術方案中，所述無機材料粉末的平均粒徑為5-50μm。

進一步的技術方案中，所述的熔堆積成型設備中，噴頭的孔徑為200-1000μm，噴頭的加熱溫度為200-300℃，腔體的加熱溫度為50-150℃；