[發(fā)明專(zhuān)利]一種金剛石/立方氮化硼—陶瓷復(fù)合材料DLP成型方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010876439.6
• 申請(qǐng)日: 2020-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111960811B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪培燊;鄧欣;胡子健
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C04B35/14
• 分類(lèi)號(hào): C04B35/14;C04B35/622;C04B35/64;B33Y70/10;B33Y10/00;B28B1/00
• 代理公司: 惠州市超越知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44349
• 代理人: 陳文福

本發(fā)明涉及增材制造領(lǐng)域，提供了一種金剛石/立方氮化硼—陶瓷復(fù)合材料DLP成型方法，其制備方法包括將金剛石或立方氮化硼粉體、陶瓷粉體與燒結(jié)助劑混合均勻；將混合粉體加入到含光敏樹(shù)脂的溶液中，加入金屬鹽溶解于該溶液中，從而配置成DLP漿料；進(jìn)行DLP打印；將打印獲得的樣品進(jìn)行排膠、還原、燒結(jié)，獲得金剛石/立方氮化硼?陶瓷復(fù)合材料DLP打印樣件。本發(fā)明提供的金剛石/立方氮化硼—陶瓷復(fù)合材料DLP成型方法能夠有效制備具有復(fù)雜形狀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的超硬材料工具，確保金剛石/立方氮化硼或立方氮化硼在高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中的穩(wěn)定性，解決了傳統(tǒng)成型工藝難以獲得具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增材制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種金剛石/立方氮化硼—陶瓷復(fù)合材料DLP成型方法。

背景技術(shù)

超硬材料具有高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性等優(yōu)良性能，在材料加工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，但超硬材料加工制造方法單一，工件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，嚴(yán)重限制了超硬材料工具的進(jìn)一步發(fā)展。增材制造技術(shù)是一種結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的新型制造技術(shù)，可以在理論上實(shí)現(xiàn)無(wú)模生產(chǎn)，相比于其他增材制造技術(shù)，DLP成型技術(shù)具有較高的成型精度，可以獲得較高的表面質(zhì)量，從而減少后續(xù)的精加工工序，在高精度制造領(lǐng)域具有較大潛力。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種金剛石/立方氮化硼—陶瓷復(fù)合材料DLP成型方法，為防止金剛石及立方氮化硼在高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中發(fā)生石墨化、六方氮化硼化轉(zhuǎn)變以及氧化反應(yīng)從而嚴(yán)重降低燒結(jié)件的物理力學(xué)性能，本發(fā)明在DLP漿料中添加了可溶性的含鎢鉬的無(wú)機(jī)鹽，此類(lèi)含鎢鉬的無(wú)機(jī)鹽在打印件的后續(xù)還原過(guò)程中形成鎢鉬金屬，在后續(xù)燒結(jié)過(guò)程中與金剛石或立方氮化硼反應(yīng)生成碳化物、氮化物、硼化物，可以抑制金剛石及立方氮化硼的相變及氧化，提高金剛石及立方氮化硼的高溫穩(wěn)定性。本發(fā)明制備的金剛石/立方氮化硼—陶瓷復(fù)合材料打印樣品成型尺寸精度高，力學(xué)性能滿足行業(yè)使用要求，解決了現(xiàn)有金剛石/立方氮化硼—陶瓷復(fù)合材料的成型與燒結(jié)問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

本發(fā)明提供了一種金剛石/立方氮化硼—陶瓷復(fù)合材料DLP成型方法，包括以下具體步驟：

S1.將金剛石/立方氮化硼粉體、陶瓷粉體與燒結(jié)助劑混合均勻；

S2.將混合粉體加入到含光敏樹(shù)脂的溶液中，并加入金屬鹽溶液，配置DLP漿料；

S3.進(jìn)行DLP打印；

S4.將打印獲得的樣品進(jìn)行排膠、還原、燒結(jié)，獲得金剛石/立方氮化硼-陶瓷復(fù)合材料DLP打印樣品。

進(jìn)一步的，步驟S1中，所述的金剛石/立方氮化硼粉體的晶粒尺寸為0.1-200μm；所述陶瓷粉體為堇青石、氧化鋁、氧化鋯、氧化硅、氮化硅、碳化硅、碳化硼中的一種或幾種，所述陶瓷粉體的晶粒尺寸為0.01-5μm；所述燒結(jié)助劑為稀土氧化物，粉體的晶粒尺寸為0.01-2μm。

進(jìn)一步的，步驟S1中，所述的金剛石/立方氮化硼粉體的體積占比為5-70%，陶瓷粉體的體積占比為30-95%，燒結(jié)助劑的體積占比為0-10%。

進(jìn)一步的，步驟S2中，所述的金屬鹽為磷酸鉬、鉬酸銨、重鎢酸銨中的一種或多種，金屬鹽在DLP漿料中的含量為1-21 wt.%。

進(jìn)一步的，步驟S4中，所述的排膠溫度為300-650℃，時(shí)間為1-30h。

進(jìn)一步的，步驟S4中，所述的還原反應(yīng)的氣氛為惰性氣體與氫氣的混合氣，氫氣的比例為1-100%，溫度為300-600℃，時(shí)間為1-10h。

進(jìn)一步的，步驟S4中，所述的燒結(jié)工藝為真空燒結(jié)或惰性氣體保護(hù)燒結(jié)，溫度為1100-1950℃，時(shí)間為1-10h。