[发明专利]一种利用喷墨3D打印技术制备高耐蚀性镁合金的方法

说明书

本发明公开了一种利用喷墨3D打印技术制备高耐蚀性镁合金的方法，所述方法包括以下步骤：原始粉末的准备；粘接剂的准备：将权利要求1中的粘接剂组分混合均匀后得到打印所需粘接剂；打印过程控制，将配制好的原始粉末加入到3D打印机的成型仓和粉料仓中，将成型仓和粉料仓的粉末分别铺平，将配制好的粘结剂加入到墨水腔中，根据零件的外形形状和尺寸设定打印程序并输入打印机，随后开始打印，通过调节打印参数，获得打印粗坯；脱脂与烧结。本发明不需要模具，可实现复杂形状零件的制备，且大幅度提高了合金的耐腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及高性能镁合金制备技术领域，具体涉及一种利用喷墨3D打印技术制备高耐蚀性镁合金的方法。

背景技术

镁及镁合金具有密度小、比强度高以及抗电磁屏蔽性能良好等优点，在汽车、航空航天、电子、军事、通讯等多个领域具有广阔的应用前景。镁合金常用的制备方法有熔炼法和粉末冶金法，但这两种方法都存在一些问题，如镁合金熔炼过程中会发生镁的氧化或燃烧导致镁烧损的问题、另外容易产生熔剂夹杂而导致铸件力学性能和耐蚀性能降低的问题；粉末冶金过程中存在当零件外形较为复杂时，模具很难满足的问题。另外在这两种方法制备镁合金过程中，还存在一个共性问题：由于镁合金耐蚀性能对杂质元素极为敏感，但这两种制备方法中的炉膛内壁或模具内壁会不可避免地带入Fe、Ni等对腐蚀性能有害的元素，所制备出来的合金材料往往耐蚀性不高。因此，急需发展一种新型的高耐蚀镁合金制备方法。

喷墨3D打印技术是增材制造技术方法之一，其原理是利用铺粉辊筒将一定量的原始合金粉末平整、均匀的铺开在粉床表面，随后在计算机的控制下利用特制喷头按照事先得到截面轮廓信息，在铺好的粉面上通过逐行扫描的方式精确喷射出相配的粘接剂，使得特定区域的粉末粘结起来而完成一层截面的打印。随后，在三维方向上移动粉床，且重复上述喷射步骤，直至所需制件的所有截面完成粘结和堆叠，从而获得打印坯。将打印坯经过独立的烧结、后处理，最终得到打印制件。相比于其他金属成型方法，喷墨3D打印技术具有十分突出的优势，如零件形状不受限制、无杂质引入、材料内部无应力以及成型速度快等。目前，喷墨3D打印技术已成功应用在砂型、陶瓷以及柔性电路等领域的打印成型上，并获得了巨大的经济效益。针对镁合金制备工艺上锁存在的问题，喷墨3D打印技术具有十分突出的优势，然而对于镁合金的喷墨3D打印制备工艺，目前仍缺乏相关数据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用喷墨3D打印技术制备高耐蚀性镁合金的方法，其不需要模具，可实现复杂形状零件的制备，且大幅度提高了合金的耐腐蚀性能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种利用喷墨3D打印技术制备高耐蚀性镁合金用粘接剂，所述粘接剂包括聚乙烯吡咯烷酮、一缩二乙二醇、镁盐、表面活性剂、去离子水。

优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮、一缩二乙二醇、镁盐、表面活性剂、去离子水的重量比为：5-10:4-10:3-8:1-2:70-85。

优选地，所述镁盐为六水氯化镁。

优选地，所述表面活性剂为乙氧基化乙炔二醇。

一种利用喷墨3D打印技术制备高耐蚀性镁合金的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)原始粉末的准备：根据合金成分设计，确定各元素粉末的含量，随后将多种粉末混在一起放入球磨罐中，同时倒入适量酒精，将球磨罐放在高能球磨机上球磨一定时间，随后除去酒精得到干燥、混合均匀的原始粉末；

(2)粘接剂的准备：将粘接剂组分混合均匀后得到打印所需粘接剂；

(3)打印过程控制：将配制好的原始粉末加入到3D打印机的成型仓和粉料仓中，将成型仓和粉料仓的粉末分别铺平，将配制好的粘结剂加入到墨水腔中，根据零件的外形形状和尺寸设定打印程序并输入打印机，随后开始打印，通过调节打印参数，获得打印粗坯；