[發(fā)明專利]一種MAX相金屬陶瓷間接增材制造方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010703327.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-21
• 公開（公告）號(hào): CN111822699A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇勇君;唐迎春;李正平;吳淑燕;向曉華;李培遠(yuǎn);趙海波;江潔;葉曉平;徐鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 麗水學(xué)院
• 主分類號(hào): B22F1/00
• 分類號(hào): B22F1/00;B22F3/00;B22F3/10;B22F3/22;B33Y70/10;B33Y10/00
• 代理公司: 杭州堅(jiān)果知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33366
• 代理人: 付建中

本發(fā)明公開了一種MAX相金屬陶瓷間接增材制造方法，包括如下步驟：將MAX相粉末與粘結(jié)劑進(jìn)行充分混合攪拌且加溫，粘結(jié)劑的加入量占混粉總體積的25~45%，粘結(jié)劑由下列重量份的原料制成：醋酸丁酸纖維素25~35份，聚乙二醇60~80份，硬脂酸1~3份，吩噻嗪0.4~0.6份；通過造粒機(jī)制備成粒狀喂料，使用注射成形機(jī)將粒狀喂料加工成用于間接增材制造的金屬陶瓷絲材；將金屬陶瓷絲材裝載到常規(guī)的塑料3D打印機(jī)上，打印出金屬陶瓷生坯；將金屬陶瓷生坯脫脂，去掉粘結(jié)劑；真空燒結(jié)，固結(jié)金屬陶瓷生坯，冷卻后獲得成品。本發(fā)明可以直接用常規(guī)的3D打印設(shè)備和打印技術(shù)，可以制備形狀復(fù)雜的陶瓷制品，本發(fā)明具有打印設(shè)備成本低、打印產(chǎn)品質(zhì)量好的有益效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于陶瓷材料增材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種MAX相金屬陶瓷間接增材制造方法。

背景技術(shù)

MAX相金屬陶瓷是一種新型的高性能綜合性陶瓷材料，它不僅具有與陶瓷類似的耐高溫、抗氧化和腐蝕、高強(qiáng)度，又具有金屬材料的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、可加工性、塑性等，更有意義的是其優(yōu)于石墨和MoS₂的自潤(rùn)滑性能。因而被廣泛用于機(jī)電、儀表、冶金、化工、汽車、船舶、石化、航天、國(guó)防等領(lǐng)域的應(yīng)用。

粉末冶金領(lǐng)域中，增材制造技術(shù)(也稱3D打印)，作為一種先進(jìn)的材料加工方法，能夠近凈成形地制造出具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的陶瓷零部件。同時(shí)，增材制造技術(shù)在一定程度上節(jié)約了加工成本，例如減少零部件的后續(xù)機(jī)加工工序，實(shí)現(xiàn)綠色制造。

現(xiàn)有技術(shù)中，通常選取激光燒結(jié)(SLS)以堆積在工作臺(tái)上的粉末為原料，高能CO2激光器從粉末上掃描，將選定區(qū)域內(nèi)的粉末燒結(jié)以做出部件的每一層。但這種方法最主要缺點(diǎn)在于昂貴的設(shè)備費(fèi)用，很大程度限制了陶瓷3D的技術(shù)的開發(fā)和利用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種MAX相金屬陶瓷間接增材制造方法，能夠大幅地降低制造金屬陶瓷零部件的成本，使得金屬陶瓷材料得到更為廣泛的工程應(yīng)用。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，近凈成形地制造出具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的陶瓷零部件，提供一種低成本的陶瓷間接增材制造方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種MAX相金屬陶瓷間接增材制造方法，包括如下步驟：

S1. 混粉：將MAX相粉末與粘結(jié)劑進(jìn)行充分混合攪拌且加溫，MAX相粉末顆粒規(guī)格為8~12μm，粘結(jié)劑的加入量占混粉總體積的25~45%，粘結(jié)劑由下列重量份的原料制成：醋酸丁酸纖維素(CAB)25~35份，聚乙二醇(PEG)60~80份，硬脂酸1~3份，吩噻嗪0.4~0.6份；

S2. 造粒、造絲：待混合攪拌的粉體冷卻后，通過造粒機(jī)或破碎機(jī)制備成粒狀喂料，然后使用注射成形機(jī)或造絲機(jī)，將粒狀喂料加工成用于間接增材制造的金屬陶瓷絲材；

S3. 絲材打印：將金屬陶瓷絲材裝載到常規(guī)的塑料3D打印機(jī)上，根據(jù)計(jì)算機(jī)中三維建模程序，打印出金屬陶瓷生坯；

S4. 溶劑脫脂：將金屬陶瓷生坯放入裝有蒸餾水的容器中進(jìn)行加溫脫脂，去掉部分粘結(jié)劑；

熱脫脂：對(duì)溶劑脫脂的生坯進(jìn)行烘干，再放入脫脂燒結(jié)干餾爐內(nèi)，在氬氣流動(dòng)的環(huán)境中，緩慢加熱，通過熱脫脂的方法去掉余下的粘結(jié)劑；

S5. 燒結(jié)：將完成兩步脫脂、已去除粘結(jié)劑的生坯，通過真空燒結(jié)，固結(jié)金屬陶瓷生坯，經(jīng)冷卻至室溫后，獲得高度致密的金屬陶瓷間接打印成品。

本發(fā)明中，粘結(jié)劑所選用的乙酸丁酸纖維素，聚乙二醇，硬脂酸，吩噻嗪協(xié)同反應(yīng)，形成易于脫模、粘結(jié)性良好，是一種環(huán)境友好型水溶性基粘結(jié)劑。采用常規(guī)塑料3D打印機(jī)，可以制備形狀復(fù)雜的陶瓷制品，并且可以大幅度降低生產(chǎn)成本。