[发明专利]一种陶瓷金属异质结构3D打印焊接制造方法

说明书

一种陶瓷金属异质结构3D打印焊接制造方法，本发明涉及3D打印焊接制造方法。本发明要解决陶瓷金属异质结构复杂形状成型困难，且金属与陶瓷材料钎焊形成的焊接结构件接头存在较大应力的问题。方法：一、三维模型建立；二、Si₃N₄陶瓷料浆的制备；三、Ti金属料浆的制备；四、引发剂的制备；五、输送浆料及打印；六、逐层打印；七、烧结；八、GMAW 3D打印焊接；九、去应力处理，即完成陶瓷金属异质结构3D打印焊接制造方法。本发明用于一种陶瓷金属异质结构3D打印焊接制造方法。

技术领域

本发明涉及3D打印焊接制造方法。

背景技术

3D打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件。3D冷打印技术用低粘度、高固含量的金属粉末料浆来代替3D打印的原材料，把这种料浆当做打印的“墨水”，在室温或低温条件下实现金属零件坯体的逐层打印。

熔焊3D打印技术是将焊接方法与计算机辅助设计结合起来的一种加工技术，即用计算机提供的三维数据来控制焊接设备，然后通过分层扫描和堆焊的方法来制造金属元件。

3D打印技术可以实现结构优化，适合于复杂形状零件的制造，也适合于难加工材料的制造，由于陶瓷材料硬而脆的特点使其加工成形尤其困难，特别是复杂陶瓷件需通过模具来成形。模具加工成本高、开发周期长，难以满足产品不断更新的需求。

发明内容

本发明要解决陶瓷金属异质结构复杂形状成型困难，且金属与陶瓷材料钎焊形成的焊接结构件接头存在较大应力的问题，并且提高接头界面结合强度的问题，而提供一种陶瓷金属异质结构3D打印焊接制造方法。

一种陶瓷金属异质结构3D打印焊接制造方法是按以下步骤进行：

一、三维模型建立：

通过Auto CAD软件建立零件结构的三维模型，模型经分层切片处理，设定打印层厚度为0.5mm～1mm，打印时，浆料喷头与引发剂喷头的移动速度为20mm/s～50mm/s，将数据传输到3D冷打印设备中；

二、Si₃N₄陶瓷料浆的制备：

将丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺溶解于去离子水中，得到预混液A，向预混液A中加入质量百分数为25％～28％的氨水和异辛醇，然后加入Si₃N₄陶瓷粉末混合搅拌，再加入Al₂O₃，在N₂气氛下球磨20h，得到Si₃N₄陶瓷料浆；

所述的Si₃N₄陶瓷料浆中Si₃N₄陶瓷粉末的固相体积分数为40％～50％；

所述的N,N'-亚甲基双丙烯酰胺与去离子水的质量比为(0.2～0.3):100；所述的丙烯酰胺与去离子水的质量比为(20～30):100；所述的质量分数为25％～28％的氨水与预混液A的质量比为(0.4～1.0):100；所述的异辛醇与预混液A的质量比为(0.1～0.3):100；所述的Al₂O₃与Si₃N₄陶瓷粉末的质量比为(2～5):100；

三、Ti金属料浆的制备：

将丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺溶解于去离子水中，得到预混液B，向预混液B中加入质量百分数为25％～28％的氨水和异辛醇，然后加入Ti金属粉末混合搅拌，在N₂气氛下球磨20h，得到Ti金属料浆；