[发明专利]一种基于光固化技术的镁及镁合金复杂构件的成形方法

说明书

本发明公开了一种基于光固化技术的镁及镁合金复杂构件的成形方法，包括金属粉末的筛选及其预处理、制备光固化浆料、制备毛坯和脱脂烧结等步骤。本发明通过采用光固化技术，不需使用模具即可成形复杂构件；由于光固化过程属于冷成形，可减少热应力积累与热变形；且成形环境易于控制，大大降低了制件氧化甚至燃烧的风险；在光固化过程中无熔化与凝固的发生，因而可一定程度上减小偏析，步骤简单，易于操作，有好的使用价值。

技术领域

本发明属于金属材料成型方法技术领域，具体涉及一种基于光固化技术的镁及镁合金复杂构件的成形方法。

背景技术

镁及镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、减振性好、电磁屏蔽性能优异等一系列突出特点，在航空航天、国防军工、汽车、电子电器等领域具有重要的应用价值。当前镁及镁合金复杂构件的成形方法主要有铸造冶金法、快速凝固/粉末冶金法、喷射沉积法和半固态成形法等。由于镁及其镁合金材料自身在高温条件下易氧化、易燃烧，在进行镁及镁合金复杂构件的成形过程中使用当前成形方法存在以下弊端和缺陷：

1)复杂结构件的成形存在困难；

2)成形过程中易发生材料氧化、燃烧事故；

3)存在元素偏析；

4)热应力、热变形。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光固化技术的镁及镁合金复杂构件的成形方法，解决了复杂构件成形困难，成形过程中易发生材料氧化、元素偏析、热变形等问题。

本发明一种基于光固化技术的镁及镁合金复杂构件的成形方法所采用的技术方案是，包括以下步骤：

步骤1，金属粉末的筛选及其预处理；

步骤2，制备光固化浆料

步骤2.1，将步骤1处理后的金属粉末、分散剂与相溶剂分三次依次添加至适量的自由基型树脂中，且每次均在温度25-50℃、常压、转速为200-600rad/min的条件下真空搅拌1-4h，得到混合物；

步骤2.2，避光的条件下，将适量的自由基型光引发剂加入步骤2.1处理后的混合物中，并在真空条件下搅拌均匀，得到光固化浆料；

步骤2.3，将步骤2.2得到的光固化浆料在避光、负压条件下静置8-24h，备用；

步骤3，将所需构件的三维模型信息导入光固化成形设备，使用适量步骤2.3备用的光固化浆料成形所需构件的毛坯；

步骤4，将步骤3得到的毛坯脱脂烧结，得到所需构件。

本发明的特征还在于，

步骤1中金属粉末为镁或镁合金粉末，其筛选的粒径均应取d₅₀为5-15um的粉末；预处理具体为：将金属粉末置于200-250℃、压力值低于-0.06Mpa的真空环境中干燥2-10h。

步骤2中自由基型树脂为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯中任意一种；分散剂为聚丙烯酸铵或柠檬酸铵；相溶剂为多元醇或硬脂酸；自由基型光引发剂为安息香类、苯乙酮类、苯偶酰类、酰基膦氧化物或α-胺烷基苯酮类中任意一类。

步骤2.1中还将其他添加剂分三次依次添加至适量的自由基型树脂中，其它添加剂具体为光敏剂、消泡剂或稀释剂中的任意一种或任意几种；光敏剂为安息香异丙基醚、硫杂蔥酮或苯偶酰中任意一种；消泡剂为低级醇、有机改性化合物或矿物油中任意一种；稀释剂为多官能团丙烯酸酯、乙烯基醚或单官能团丙烯酸酯中任意一种。

步骤2.2中的自由基型光引发剂的质量占步骤2.1中金属粉末质量的1％-3％，搅拌速度为300-600rad/min，搅拌时间为1-2h。