[发明专利]制造陶瓷组件的方法

说明书

本发明涉及一种由含有至少一种硬质材料和塑料的复合材料制造陶瓷组件的方法、通过所述方法制造的组件以及使用所述组件的方法。本发明的方法包括以下步骤：a)提供通过3D打印方法制造的包含至少一种硬质材料的生坯，b)用至少一种液体树脂体系浸渍所述生坯，和c)使所述浸渍的生坯固化以形成合成树脂基质。所述硬质材料优选是SiC和/或B₄C。

技术领域

本发明涉及一种由含有至少一种硬质材料和塑料的复合材料制造陶瓷组件的方法、通过该方法制造的组件以及使用该组件的方法。

背景技术

陶瓷组件通常以即使在高温下仍然高硬度、高耐磨性、高化学稳定性和高强度为特征。由于这些性质，陶瓷组件用在暴露于高机械和/或化学负荷、侵蚀性或腐蚀性介质的任何地方，例如用于泵、管道或喷嘴中。

DE 10327494 B1描述了包含金属部件和混合铸件的复合泵组件，所述混合铸件是充当粘合剂的塑料与细晶粒的耐磨和耐腐蚀材料的固化混合物。环氧树脂、乙烯基酯树脂或聚甲基丙烯酸酯被列为塑料，而碳化硅(SiC)、金刚砂、石英砂、玻璃或这些材料的混合物被列为耐磨和耐腐蚀材料。在这些复合部件的制造中，金属部件用作混合铸件的铸模。制造这些泵组件的缺点是需要铸模，通常只可用数量有限的铸模。因此，由于需要使用铸模，因此该过程昂贵而冗长。此外，混合铸件的形状由铸模的形状决定。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种不需要铸模的陶瓷组件制造方法，该方法具有较短的加工时间(因此成本较低)并允许以简单的方式制造任何形状的陶瓷组件。

在本发明的情形下，通过提供一种由含有至少一种硬质材料和塑料的复合材料制造陶瓷组件的方法来实现该目的，所述方法包括以下步骤：

a)提供通过3D打印方法制造的包含至少一种硬质材料的生坯，

b)用至少一种液体树脂体系浸渍所述生坯，以及

c)使所述浸渍的生坯固化以形成合成树脂基质。

根据本发明，已经发现，当通过3D打印来制造所述包含至少一种硬质材料的生坯时，制造陶瓷组件的工艺时间显著减少，也导致工艺的成本更低。另外，因为不需要铸模，可以在更短的时间内制造数量更大的陶瓷组件。

在本发明的情形下，硬质材料应理解为莫氏硬度大于/等于(≥)8.5、优选≥9.0、特别优选≥9.3的材料。莫氏硬度以1到10的尺度表示相对硬度值。莫氏硬度为1到2的材料表示软质材料；中等硬度材料的莫氏硬度为3到5，而硬质材料的莫氏硬度为6到10。莫氏硬度通过查明是否材料A能划伤材料B但材料B不会划伤材料A来确定。结果，较硬的材料划伤较软的材料。

用于本发明方法的优选的硬质材料是碳化硅(SiC)、碳化硼(B₄C)或SiC和B₄C的任何混合物，优选SiC。如果将SiC或B₄C用作唯一的硬质材料，则这些材料作为纯硬质材料使用，即没有与其它材料混合。通过在生坯的制造中使用B₄C代替SiC，用其制造的陶瓷组件的硬度增加并且该组件的重量降低。如果使用SiC和B₄C的任何混合物，则所使用的SiC与B4C比率取决于陶瓷组件的性质。

步骤a)中的生坯通过3D打印方法制造。该方法提供了一种粒度(d50)在10μm和500μm之间、优选在60μm和350μm之间、更优选在70μm和300μm之间、特别优选在75μm和200μm之间的硬质材料粉末，和一种液体粘结剂。这之后在表面上沉积所述粉末的层，然后将液体粘结剂的液滴局部沉积到该层上。重复这些步骤，直到制造出期望的组件形状为止，每个单个步骤针对期望的组件形状进行调适。然后，将所述粘结剂至少部分固化或干燥，产生具有期望的组件形状的生坯。术语“d50”是指50％的粒子小于给定值。d50值借助于激光粒度测定法(ISO 13320)、使用Sympatec GmbH的测量装置与相关评价软件来确定。