[发明专利]一种金属材料制件的制备方法

说明书

本发明公开了一种金属材料制件的制备方法，包括以下步骤：取金属粉末，将其在避光条件下加入有机粘接剂混合均匀，然后再加入消泡剂混匀，待气泡消退后去除表面杂质，得到混合浆料；将混合浆料装入3D打印成型设备中，利用可控紫外线光束，采用面曝光或点扫描的方式，根据零件三维模型逐层打印，制成金属制件粗坯；将金属制件粗坯进行低温脱脂处理，使粗坯中的有机粘接剂蒸发溢出；再进行热等静压处理，获得致密的金属制件。本方法利用光固化快速成型原理，零件的形状不受约束，简化了工序，缩短了制造周期，并且产品致密性较好。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种金属材料制件的制备方法。

背景技术

铸、锻、焊结合机械加工的方法一直是传统金属制品主要的加工制造方式，能够解决大部分常用、易加工材料制件高精度制造问题。但是一些具有特殊性能或特殊用途的金属材料，如：高速钢、模具钢、超高强度钢、镍合金、高温合金、钨合金、钼合金等，由于材料的特殊性能，导致传统加工制造方法无法或难以解决制造/加工问题，本专利提供一种便捷的金属材料制件加工制造方法。

传统铸、锻、焊等热加工方式结合机械加工的方法普遍存在如下缺点：

1)工序复杂，周期长；

2)传统热加工制造完成后一般需要机械加工，材料浪费明显，制造周期长，热加工工艺难以精确控制；

3)可实现成形结构有限，过于复杂结构零件(如：镂空、曲线内流道)等结构无法制作；

4)传统铸造、锻压需要制作专用模具，模具费用高，周期长。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属材料制件的制备方法，解决传统铸、锻、焊等加工方式不适用于小批量、定制化及复杂形状的金属制件生产的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种金属材料制件的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，原料制备

取金属粉末，将其在避光条件下加入有机粘接剂混合均匀，然后再加入消泡剂混匀，待气泡消退后去除表面杂质，得到混合浆料。

步骤2，粗坯制造

将混合浆料装入3D打印成型设备中，利用可控紫外线光束，采用面曝光或点扫描的方式，根据零件三维模型逐层打印，制成金属制件粗坯。

步骤3，后处理

将金属制件粗坯进行低温脱脂处理，使粗坯中的有机粘接剂蒸发溢出；再进行热等静压处理，获得致密的金属制件。

本发明的特点还在于：

优选地，有机粘接剂为环氧丙烯酸树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸树脂或氨基丙烯酸树脂。

消泡剂可采用为低级醇、有机改性化合物、有机聚合物、有机硅树脂、矿物油等。优选乙醇、正丁醇、磷酸三丁酯、金属皂、聚醚、聚丙烯酸酯、聚二甲基硅油或改性聚硅氧烷之一。

优选地，金属粉末与有机粘接剂的体积比为3:7～7:3，消泡剂占混合浆料总体积的0.05％～1.0％。

优选地，逐层打印的层厚控制在20～80μm，光源波长为200～400nm。

优选地，采用面曝光时，曝光时间为0.1-3s；采用点扫描时，光斑直径为0.1～0.15mm，光斑移动速度1-300mm/min。

优选地，低温脱脂处理的温度200℃～400℃，时间2-4h。

优选地，热等静压处理温度800℃～1600℃、压强100MPa～200MPa、时间2-5h。