[發明專利]具有微納結構的金屬制件及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202111178853.0
• 申請日: 2021-10-09
• 公開（公告）號: CN114054772A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 劉亞雄;趙廣賓;張清賢;伍言龍;陳旭;王亞寧;張麗麗
• 申請（專利權）人: 季華實驗室
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F3/10;B22F5/00;B22F10/20;B33Y10/00;B33Y80/00
• 代理公司: 深圳市世紀恒程知識產權代理事務所 44287
• 代理人: 郭春芳

本發明公開一種具有微納結構的金屬制件及其制備方法和應用，制備方法包括以下步驟：獲取金屬制件的三維結構模型；提供陶瓷基板；以金屬材料和粘結劑為打印材料，根據所述三維結構模型，打印出初始三維金屬制件；將所述初始三維金屬制件置于所述陶瓷基板上，在真空度為5×10^?2Pa～1×10^?3Pa的環境中，升溫至1100～2100℃，燒結得到具有微納結構的金屬制件。本發明將3D打印技術和真空燒結工藝相結合，在金屬制件表面形成微納結構，通過營造出適宜的燒結環境，使得形成的微納結構分布均勻，且整體呈粒狀形態或自金屬基體延伸出的刺狀形態，具有優異的特定功能性，微納結構與金屬基體具有較好的結合強度，有助于提高其功能效果的穩定性。

技術領域

本發明涉及金屬制造及表面改性技術領域，具體涉及一種具有微納結構的金屬制件及其制備方法和應用。

背景技術

金屬制件具有優良的力學性能而被廣泛應用。在某些應用領域，例如，生物醫療領域、金屬防腐領域、催化水解領域等，對金屬制件具有特定的功能需求，鑒于此，需要對金屬制件表面進行改性處理，以使其表面形成微納級的微觀結構，從而使其具有特定功能。

傳統的表面微納結構制備方法包括：噴涂、浸漬、沉積、濺射、微弧氧化等方法。這些方法或是難以在三維結構基體上制備表面微納結構，或是制備的表面微納結構分布不均勻，且與制件基體結合強度較差，導致特定功能實現不穩定。因此，開發出一種表面微納結構和基體結合良好且能實現特定功能性的金屬制件制備方法具有重要意義。

發明內容

本發明的主要目的是提出一種具有微納結構的金屬制件及其制備方法和應用，旨在解決傳統制備方法制得的表面微納結構和基體結合強度差的問題。

為實現上述目的，本發明提出一種具有微納結構的金屬制件的制備方法，所述具有微納結構的金屬制件的制備方法包括以下步驟：

獲取金屬制件的三維結構模型；

提供陶瓷基板；

根據所述三維結構模型，用打印材料打印出初始三維金屬制件，所述打印材料包括金屬材料；

將所述初始三維金屬制件置于所述陶瓷基板上，在真空度為5×10^-2Pa～1×10^-3Pa的環境中，升溫至1100～2100℃，燒結得到具有微納結構的金屬制件。

可選地，所述將所述初始三維金屬制件置于所述陶瓷基板上，在真空度為5×10^-2Pa～1×10^-3Pa的環境中，升溫至1100～2100℃，燒結得到具有微納結構的金屬制件的步驟中，所述升溫時，升溫速率為2～25℃/min。

可選地，所述將所述初始三維金屬制件置于所述陶瓷基板上，在真空度為5×10^-2Pa～1×10^-3Pa的環境中，升溫至1100～2100℃，燒結得到具有微納結構的金屬制件的步驟中，所述燒結的時間為0.5～5h。

可選地，所述提供陶瓷基板的步驟中，

所述陶瓷基板的材質包括氮化硅、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、碳化硼、氧化鋁、氧化鋯或者硼化硅。

可選地，所述根據所述三維結構模型，用打印材料打印出初始三維金屬制件，所述打印材料包括金屬材料的步驟中，所述金屬材料包括鉭、鈦、鈮、鋯、鉬、鎢、鈹、鎂、鋅、鉭合金、鈦合金、鈮合金、鋯合金、鉬合金、鎢合金、鈹合金、鎂合金以及鋅合金中的一種或多種。