[发明专利]一种陶瓷-不锈钢复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种陶瓷‑不锈钢复合材料及其制备方法，所述陶瓷‑不锈钢复合材料以陶瓷粉体和不锈钢粉体均匀混合后的复合粉体为骨料，通过添加有机添加剂均匀包裹复合粉体配置成高固相含量、稳定均匀的热塑性颗粒料，然后通过3D打印技术成型陶瓷‑不锈钢复合材料素坯，最后对成型的坯体进行脱脂、烧结制备得到陶瓷‑不锈钢复合材料。本发明通过乙烯‑醋酸乙烯共聚物(EVA)和高密度聚乙烯(HDPE)协同增效，两者以不同的方式嵌入复合粉体表面，增加了化合物电位的传递方式，阻止浆料中有机添加剂偏析，提高了低温下浆料的均匀性，改善浆料的流动性能和成型性能，保证复合材料素坯的强度以及素坯在脱脂过程中坯体的形状不发生变化。

技术领域

本发明涉及复合材料及增材制造技术领域，特别是涉及一种陶瓷-不锈钢复合材料及其制备方法。

背景技术

陶瓷-不锈钢复合材料是将陶瓷和不锈钢两类不同性质的材料，通过物理或化学的方法结合组成的新材料，各种材料在性能上取长补短，产生协同效应，具有高硬度、高耐磨性、高导热性、线膨胀系数低、尺寸稳定性好等众多优异的性能，广泛应用于电子封装、精密仪器、航空航天等领域。

目前，陶瓷-不锈钢复合材料常用的制备方法主要有粉末冶金法、搅拌铸造法等。这些传统的制备技术高度依赖模具，且生产的产品形状种类受限，即使能够制备较为复杂的产品，其制造成本(劳动力成本、原材料成本等)随着产品形状的复杂程度增加而急剧提高。相比之下，3D打印技术摆脱了传统制备方法对模具的严重依赖，突破了几何构型的限制，可成型任何形状的产品，简化产品的制造流程，缩短产品的研制周期，提高效率并降低成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种陶瓷-不锈钢复合材料及其制备方法，以陶瓷粉体和不锈钢粉体均匀混合后的复合粉体为骨料，添加包含石蜡、乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯和硬脂酸的有机添加剂，采用密炼法制备高固相含量、稳定均匀的热塑性陶瓷-不锈钢复合颗粒料，然后通过3D打印技术成型陶瓷-不锈钢复合材料素坯，最后对成型的坯体进行脱脂、烧结制备得到所述陶瓷-不锈钢复合材料。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种陶瓷-不锈钢复合材料，按总质量百分含量为100％计，组成成分为：40～50％的陶瓷粉体、50～60％的不锈钢粉体。

按总质量百分含量为100％计，所述陶瓷-不锈钢复合材料的原料包括55～60％陶瓷-不锈钢复合粉体和40～45％的有机添加剂；按总质量百分含量为100％计，陶瓷-不锈钢复合粉体中组成成分为：40～50％的陶瓷粉体、50～60％的不锈钢粉体；按总质量百分含量为100％计，所述有机添加剂包括：35～45％石蜡、30～35％乙烯-醋酸乙烯共聚物、15～20％高密度聚乙烯和5～10％硬脂酸。

所述陶瓷-不锈钢复合材料以陶瓷粉体和不锈钢粉体均匀混合后的陶瓷-不锈钢复合粉体为骨料，通过添加有机添加剂均匀包裹复合粉体配置高固相含量、高固相含量、稳定均匀、低温流动性好的热塑性颗粒料，然后通过3D打印技术成型陶瓷-不锈钢复合材料素坯，最后对成型的坯体进行脱脂、烧结制备得到。

作为上述方案的进一步改进，按总质量百分含量为100％计，所述陶瓷-不锈钢复合材料的原料包括60％的陶瓷-不锈钢复合粉体和40％的有机添加剂；按总质量百分含量为100％计，有机添加剂的组成成分为：45％石蜡、30％乙烯-醋酸乙烯共聚物、20％高密度聚乙烯和5％硬脂酸。

作为上述方案的进一步改进，按总质量百分含量为100％计，所述陶瓷-不锈钢复合材料的原料包括60％的陶瓷-不锈钢复合粉体和40％的有机添加剂；按总质量百分含量为100％计，有机添加剂的组成成分为：45％石蜡、35％乙烯-醋酸乙烯共聚物、15％高密度聚乙烯和5％硬脂酸。

作为上述方案的进一步改进，所述陶瓷粉体为氧化铝陶瓷粉体、氧化锆陶瓷粉体、ZTA陶瓷粉体中的一种；所述陶瓷粉体的平均粒径为1～5μm，所述不锈钢粉体的平均粒径为5～50μm。