用于制造以高熔点金属材料为基材的零件的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制造以高熔点金属材料为基材的零件的方法，其包括：提供单一的高熔点金属材料加工粉末；激光烧结该加工粉末，以获得一第一半成品零件；对该第一半成品零件进行渗透处理，以获得一第二半成品零件；及对该第二半成品零件进行加热加压处理，并且控制加热的温度至该第二半成品的再结晶温度。本发明专利技术还包括另一种制造方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造方法，特别涉及一种用于制造以高熔点金属材料为基材的零 件的方法。这里高熔点金属材料的熔点通常高于2500摄氏度，例如钥、钨、钽或它们的合金 材料。
技术介绍
目前，激光快速成型加工设备越来越广泛的应用在制造立体产品或模型上，例如 制造医疗成像设备（如CT扫描仪）上所使用的二维准直器（2D collimator)。例如，采用 一束紫外激光执行选择性的粉末激光烧结(或熔化）来进行快速成型加工。其中，烧结是一 种采用激光加热将一种粉末状材料的温度提高到其软化点的方法，由此造成在加热区域中 的粉末微粒熔合在一起形成需要的结构。 但是，若烧结的粉末状材料的熔点非常高的时候，例如钨的熔点大约为3410摄氏 度，如果激光的功率有限时，应用激光烧结可能在烧结过程中就无法完全软化钨粉末。即使 激光的功率足够大，烧结后产品的品质也可能达不到要求，并且还大大提高了能源的消耗， 提1? 了成本。 另一种解决的方法是在高熔点金属材料中加入熔点较低的粘结剂（binder)，如非 金属粘结剂尼龙和硅酸盐、金属粘结剂铁和镍等。从而在激光烧结过程中大大提高高熔点 金属材料的成型能力。例如，制造二维准直器可应用钨加入镍的混合粉末来完成激光烧结 加工。但是，当镍在混合粉末中的含量偏低时(例如体积比小于50vol%)时，该混合粉末仍 然具有较差的成型能力；而当镍在混合粉末中的含量偏高时(例如体积比大于50vol%)时， 尽管成型能力大大提高了，但加工出来的产品的品质可能无法达到要求，例如二维准直器 的光吸收能力大大降低了，不符合品质要求。因此，单一使用激光烧结技术无法满足制作高 熔点金属材料为基材的零件(如二维准直器）的要求。 所以，需要提供一种新的来解决 上述问题。
技术实现思路
现在归纳本专利技术的一个或多个方面以便于本专利技术的基本理解，其中该归纳并不是 本专利技术的扩展性纵览，且并非旨在标识本专利技术的某些要素，也并非旨在划出其范围。相反， 该归纳的主要目的是在下文呈现更详细的描述之前用简化形式呈现本专利技术的一些概念。 本专利技术的一个方面在于提供一种用于制造以高熔点金属材料为基材的零件的方 法。该方法包括 ： 提供单一的高熔点金属材料加工粉末； 激光烧结该加工粉末，以获得一第一半成品零件； 对该第一半成品零件进行渗透处理，以获得一第二半成品零件；及 对该第二半成品零件进行加热加压处理，并且控制加热的温度至该第二半成品的 再结晶温度。 本专利技术的另一个方面在于提供另一种用于制造以高熔点金属材料为基材的零件 的方法。该方法包括： 提供高熔点金属材料与粘结剂的混合加工粉末，且高熔点金属材料在该混合加工 粉末的体积比大于50vol°/〇 ; 激光烧结该混合加工粉末，以获得一半成品零件；及 对该半成品零件进行加热加压处理，并且控制加热的温度至该半成品的再结晶温 度。 相较于现有技术，本专利技术通过在激光烧结步骤之后对不符合要求的半成品零件进 行上述加热加压处理或同时进行上述渗透处理，从而进一步提高了单一的高熔点金属材料 加工粉末或高熔点金属材料与粘结剂混合加工粉末在经过激光烧结后所形成的半成品的 机械性能等特性，进而使最终的产品零件达到了品质要求。 【附图说明】 通过结合附图对于本专利技术的实施方式进行描述，可以更好地理解本专利技术，在附图 中： 图1为一种激光快速成型加工设备加工零件的示意图。 图2为一种加热加压设备为经过激光烧结加工后的半成品零件提供加热加压处 理的示意图。 图3为本专利技术的较佳实施方式 的流程图。 图4为一种渗透设备为经过激光烧结加工后的半成品零件提供渗透处理的示意 图。 图5为本专利技术的另一较佳实施 方式的流程图。 图6为一种医疗成像设备对人体进行X射线扫描的简易示意图。 图7为图6中二维准直器的立体示意图。 图8为应用图3方法加工钨镍混合粉末时在不同状态下钨镍粉末颗粒的状态示意 图。 图9为应用图5方法加工纯钨粉末时在不同状态下钨粉末颗粒的状态示意图。 【具体实施方式】 以下将描述本专利技术的【具体实施方式】，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述 过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详 尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工 程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商 业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施 方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂 并且冗长的，然而对于与本专利技术公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开 揭露的
技术实现思路
的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不 应当理解为本公开的内容不充分。 除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发 明所属
内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术专利申请说明书以及权 利要求书中使用的第一、第二以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而 只是用来区分不同的组成部分。一个或者一等类似词语并不表示数量限制，而是表示 存在至少一个。包括或者包含等类似的词语意指出现在包括或者包含前面的 元件或者物件涵盖出现在包括或者包含后面列举的元件或者物件及其等同元件，并 不排除其他元件或者物件。连接或者相连等类似的词语并非限定于物理的或者机械 的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。 另外，本专利技术中所指的高熔点金属材料既包括单一的高熔点金属材料(如纯钨)， 还包括高熔点金属材料与其他材料的混合材料(如钨镍混合材料）且高熔点金属材料在混 合材料中的体积比重大于50vol%。而上述所述的单一的高熔点金属材料是指杂质含量占比 小于1%的高熔点金属材料，例如纯度为99. 0%的纯钨，在较佳的实施方式的还可为纯度为 99. 9%的纯钨。 请参考图1，为一种激光快速成型加工设备10加工零件的示意图。这里的激光快 速成型加工设备10以选择性的粉末激光烧结加工设备为例进行说明，该激光快速成型加 工设备10可能包括粉末加工床12、控制单元14及激光扫描单元16,但不限于上述配置，这 里仅举例说明。 该粉末加工床12包括粉末传送单元122及粉末加工单元124。该粉末传送单元 122包括粉末传送台1222、放置于粉末传送台1222上的加工粉末1224、及用于推送加工粉 末1224至粉末加工单元124的滚筒1226。该粉末加工单元124包括加工台1242,用于接 收通过该粉末传送单元122传送来的加工粉末1224。该激光扫描单元16包括激光发生器 162及扫描镜164。该激光发生器162用于产生一束激光166,该扫描镜164用于根据该控 制单元14的控制来调整该激光166的发射角度。加工时，该控制单元14控制该激光扫描 单元16发射预设的激光166至该加工台1242上的加工粉末1224,每烧结完一层，该粉末传 送单元122将下一层加工粉末1224再次传送至该加工台1242上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造以高熔点金属材料为基材的零件的方法，其特征在于：该方法包括：提供单一的高熔点金属材料加工粉末；激光烧结该加工粉末，以获得一第一半成品零件；对该第一半成品零件进行渗透处理，以获得一第二半成品零件；及对该第二半成品零件进行加热加压处理，并且控制加热的温度至该第二半成品的再结晶温度。

【技术特征摘要】
1. 一种用于制造以高熔点金属材料为基材的零件的方法，其特征在于：该方法包括： 提供单一的高熔点金属材料加工粉末； 激光烧结该加工粉末，以获得一第一半成品零件； 对该第一半成品零件进行渗透处理，以获得一第二半成品零件；及 对该第二半成品零件进行加热加压处理，并且控制加热的温度至该第二半成品的再结 晶温度。2. 如权利要求1所述的方法，其中该渗透处理的步骤包括：将该第一半成品零件放置 于铜或镍的渗透溶液中。3. 如权利要求1所述的方法，其中该单一的高熔点金属材料加工粉末包括纯钨粉末。4. 如权利要求3所述的方法，其中该方法制造的零件至少具有部分制造的位置处的壁 厚在0. 1-0. 5毫米之间。5. 如权利要求4所述的方法，其中该方法制造的零件包括二维准直器。6. 如权利要求5所述的方法，其中该二维准直器的壁厚在0. 1-0. 2毫米之间。7. 如权利要求6所述的方法，其中该加热加压处理步骤包括： 提供温度控制至2300-3000摄氏度之间；及 提供压力控制在100兆帕以上。8. 如权利要求7所述的方法，其中该加热加压处理是通过将该第二半成品零件放置于 一加热加压设备中实现的。9. 如权利要求8所述的方法，其中该加热加压设备包括炉箱、温度控制器及压力控制 器。10. 如权利要求1所述的方法，其中该激光烧结步骤包括： 提供一层加工粉末至加工台上； 通过一束激光选择性地激光烧结位于该加工台上的加工粉末； 降低该加工台一预设距离；及 重复上述步骤直至完成该第一半成品零件。11. 一种用于制造以高...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭锐，彭志学，李延民，谭文，A伊克勒夫，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US