[发明专利]金属陶瓷或硬质合金的三维打印

说明书

本发明涉及用于金属陶瓷或硬质合金体的三维打印的粉末混合物，所述粉末混合物包含65‑85重量％的、中值粒度(D50)为10‑35μm的多孔硬质合金或金属陶瓷颗粒，以及15‑35重量％的、中值粒度(D50)为3‑10μm的致密硬质合金或金属陶瓷颗粒。本发明还涉及制造金属陶瓷或硬质合金体的方法，所述方法包括以下步骤：形成所述粉末混合物，使用所述粉末混合物和打印粘结剂来3D打印主体，从而形成3D打印的金属陶瓷或硬质合金生坯，并烧结所述生坯，从而形成金属陶瓷或硬质合金体。

技术领域

本发明涉及金属陶瓷或硬质合金体的三维打印方法。本发明还涉及用于三维打印的粉末混合物。该粉末混合物包括致密金属陶瓷和/或硬质合金粉末和多孔金属陶瓷和/或硬质合金粉末的混合物。

背景技术

三维(3D)打印或增材制造是一种有前景的制造技术，其使得能够用粉末打印三维体。通常在计算机程序中创建主体的模型，然后在三维打印机或设备中打印该模型。三维打印是一种有前景的制造技术，因为它使得制造那些通过常规制造工艺无法实现的复杂结构和主体成为可能。

一种类型的三维打印是基于粘结剂喷射，其中使用喷墨型打印机头将粘结剂喷雾到粉末薄层上，当凝固时，其形成用于给定目标层的粘合粉末的薄片。在粘结剂凝固后，将下一粉末薄层铺展在原来的层上，并按照该层的图案重复粘结剂的打印喷射。未用粘结剂打印的粉末保留在最初沉积的地方，并用作基底且用作打印结构的支撑。当目标的打印完成时，粘结剂在升高的温度下固化，并随后通过例如空气流或冲刷除去未用粘结剂打印的粉末。

金属陶瓷和硬质合金材料是由在例如Co的金属粘结相中的碳化物和/或氮化物(例如WC或TiC)的硬质组分组成。这些材料由于其高硬度和高耐磨性以及高韧性而可用于高要求的应用中。应用领域的实例为用于金属切削的切削工具、用于岩石钻探的钻头和磨损部件。

需要寻找一种金属陶瓷和硬质合金体的三维打印的成功方法。困难之一在于最终产品需要在结构和组成上非常均匀。另一个困难是孔隙的密度需要非常有限。

“Three dimensional printing of tungsten carbide-10 wt％cobalt usingcobalt oxide precursor”，Kernan等，国际难熔金属和硬质材料杂志(InternationalJournal of Refractory Metals and Hard Materials)，25(2007)，第82-94页公开了使用氧化钴的硬质合金刀片的基于浆料的三维打印，所述氧化钴在烧结步骤期间被还原为钴金属。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于金属陶瓷或硬质合金体的三维打印的粉末混合物。

本发明的另一目的是提供一种制备具有均匀组成并具有最少孔隙的三维(3D)打印的金属陶瓷或硬质合金的方法。

这些目的中的至少一个是利用根据权利要求1的粉末混合物和利用权利要求9的方法来实现。优选实施方式在从属权利要求中列出。

本发明涉及一种用于金属陶瓷或硬质合金体的三维打印的粉末混合物，其中所述粉末混合物包含：

65-85重量％的、优选65-75重量％的、中值粒度(D50)为10-35μm、优选10-25μm、更优选15-20μm的多孔硬质合金和/或金属陶瓷颗粒，和

15-35重量％的、优选25-35重量％的、中值粒度(D50)为3-10μm、优选4-10μm、更优选4-8μm的致密硬质合金和/或金属陶瓷颗粒。