[发明专利]包浆法间接金属3D打印生坯钎涂和/或熔结后处理改性方法

说明书

本发明涉及利用包浆法对间接金属3D打印生坯进行钎涂和/或熔结后处理改性的方法。所述改性方法包括下述步骤：步骤S1：配制一定粘度的钎涂和/或熔结合金浆料或分别配制钎料合金浆料与功能粉末浆料；步骤S2：在生坯表面布置一层钎涂和/或熔结合金浆料或先在生坯表面布置一层功能粉末浆料，干燥；再在功能浆料层表面布置一层钎料合金浆料；干燥，得到备用坯；步骤S3：将备用坯放在烧结炉内；在特定温度下进行固‑液相联合烧结；得到产品。本发明首创利用包浆钎涂和/或熔结法赋予金属烧结体耐磨或/和耐蚀功能。其所得产品性能优良，便于大规模的工业化应用。

技术领域

本发明涉及利用包浆法对间接金属3D打印生坯进行钎涂和/或熔结后处理改性的方法。属于特种增材制造后处理改性技术领域。

背景技术

增材制造(Additive Manufacturing，AM)俗称3D打印。在金属3D打印领域，目前分为两大类：一类包括选区激光烧结(Selective Laser Sintering,SLS)技术、直接金属粉末激光烧结(Direct Metal Laser Sintering，DMLS)、选区激光熔化(Selective LaserMelting,SLM)技术、激光近净成形(Laser Engineered Net Shaping,LENS)技术和电子束选区熔化(Electron Beam Selective Melting,EBSM)技术等。业内将这些技术称为“直接金属3D打印技术”。这些技术都涉及到昂贵的激光或电子束等高能设备，采用的材料要求比较高，使用和维护成本都比较高；另外，低下的打印效率也常常受到业内人士的诟病。另一类称为“间接金属3D打印技术”，利用成熟的金属注射成形(MIM)、粘合剂喷射、FDM熔融挤出技术以及这些技术的组合，即先打印出金属部件的“造型生坯”，然后通过脱胶和后续烧结等后处理工艺来完成金属零部件的最终固结成型。相较于激光或电子束设备，“间接金属3D打印技术”所采用的设备和材料则要廉价的多，打印速度可以提高到百倍以上，显示出一定的竞争优势。

目前，通过“间接金属3D打印技术”制造的金属部件存在的主要问题是收缩、非对称变形和密实度问题。由于“生坯”中含有较高比例的高分子，金属粉末颗粒之间会有间隙；为了致密化，后续的高温烧结(液相烧结，烧结温度介于烧结材料的固相线温度和液相线温度之间)会产生较大比例的收缩(大于15％)；因为非对称收缩，还会产生更加难处理的非对称变形难题。采用固相烧结(烧结温度低于烧结材料的固相线温度)，由于烧结温度相对较低，虽然可以避免收缩和变形，但由于金属部件内部存在较大的孔隙(10％-20％)，金属部件的强度会有所影响。另外，更为重要的是，由于孔隙贯通金属部件内外表面，容易受到侵蚀，金属部件的耐磨耐蚀性能比较差，不能满足特殊工况的使用要求。

发明人前期在专利2019104728970已经发现：通过3D打印先制备一种复合生坯；然后通过真空钎焊烧结的方法将该“复合生坯”烧结成几乎无收缩变形、几乎无空隙的密实复合金属部件。随着技术研究的进一步深入，发明人还发现：对于间接金属3D打印技术打印好的生坯，可以通过采用包浆法，在其表面布置单层(或双层)适当厚度的功能层浆料，然后再在生坯固相烧结温度范围内进行烧结，可以得到具有特殊表面功能层、且不变形收缩的成品。本发明通过在各种间接金属3D打印生坯表面包覆上特殊的钎涂和/或熔结(备注：本发明兼顾了“钎涂”和“熔结”两种涂层工艺)金属浆料，进而通过真空钎涂和/或熔结的方法，将该“生坯”烧结成表面具有一层耐磨或/和耐蚀性涂层的金属部件。通过上述后处理改性，可以大大拓宽和加强各种间接金属3D打印金属部件的实际应用性。这样的后处理改性方法，在增材制造金属部件领域，目前还未见到公开报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明通过在各种间接金属3D打印生坯表面包覆上特殊的钎涂和/或熔结金属浆料，进而通过真空钎涂和/或熔结烧结的方法将该“生坯”烧结成表面具有一层耐磨耐蚀性涂层的金属部件。

本发明包浆法间接金属3D打印生坯钎涂和/或熔结后处理改性方法；包括下述步骤:

步骤S1：配制浆料；