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技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术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

技术介绍
增材制造(AdditiveManufacturing，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(SelectiveLaserSintering,SLS)技术、直接金属粉末激光烧结(DirectMetalLaserSintering，DMLS)、选区激光熔化(SelectiveLaserMelting,SLM)技术、激光近净成形(LaserEngineeredNetShaping,LENS)技术和电子束选区熔化(ElectronBeamSelectiveMelting,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。专利技术人前期在专利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，专利技术人还发现：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。本专利技术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：本专利技术兼顾了“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。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术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。本专利技术包浆法间接金属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；根据间接金属3D打印生坯所使用的金属材料种类和改性任务，选择合适的钎涂和/或熔结合金粉末，与合适的粘结剂混合，配制成一定粘度的钎涂和/或熔结合金浆料；所述改性任务包括增加产品的耐磨或/和耐蚀性能；或根据间接金属3D打印生坯所使用的金属材料种类和改性任务，选择合适的钎涂和/或熔结合金粉末、合适的粘结剂以及功能粉末；将钎涂和/或熔结合金粉末、功能粉末、粘结剂混合，配制成一定粘度的钎涂和/或熔结合金粉末与功能粉末的混合浆料；所述功能粉末是指，经烧结后，具有耐磨和/或耐腐蚀功能的颗粒；或根据间接金属3D打印生坯所使用的金属材料种类和改性任务，选择合适的钎料粉末、合适的粘结剂以及功能粉末；将钎料粉末、功能粉末、粘结剂混合，配制成一定粘度的钎料合金与功能粉末的混合浆料；所述功能粉末是指，经烧结后，具有耐磨和/或耐腐蚀功能的颗粒；或根据间接金属3D打印生坯所使用的金属材料种类和改性任务，选择合适的钎料粉末、合适的粘结剂以及功能粉末；将钎料粉末与功能粉末单独与粘结剂混合，分别配制成一定粘度的钎料合金浆料与功能粉末浆料(备注：该方法称为双层包浆法)；所述功能粉末是指，经烧结后，具有耐磨和/或耐腐蚀功能的颗粒；步骤S2：生坯包浆；以间接金属3D打印的生坯为处理对象，在其生坯表面布置一层钎涂和/或熔结合金浆料；干燥，得到备用坯；或以间接金属3D打印的生坯为处理对象，在其生坯表面布置一层钎涂和/或熔结合金粉末与功能粉末的混合浆料；干燥，得到备用坯；或以间接金属3D打印的生坯为处理对象，在其生坯表面布置一层钎料合金与功能粉末的混合浆料；干燥，得到备用坯；或以间接金属3D打印的生坯为处理对象，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(备注：该方法称为双层包浆法)；干燥，得到备用坯；步骤S3：改性烧结；将备用坯放在烧结炉内；在温度T下烧结；得到产品；所述温度T是指小于生坯原有金属粉末的固相线温度而介于钎涂和/或熔结合金粉末的固相线温度和液相线温度之间的温度。或将备用坯放在烧结炉内；在温度T下烧结；得到产品；所述温度T是指小于生坯原有金属粉末的固相线温度而高于所采用钎料合金液相线温度之间的温度；在工业上应用时，本专利技术包浆法间接金属3D打印生坯钎涂和/或熔结后处理改性方法；将生坯浸泡(浸沾)在浆料中，3-4秒后取出，干燥备用(可以自然干燥，也可以在100℃以下的烘箱中烘干)。当然，干燥后的生坯可以多次浸泡(浸沾)在浆料中，以增加包浆层的厚度。当然也可以采用其他方式包浆，比如，喷涂、刷涂等方式；生坯如果后续要脱胶处理，则优选脱胶处理后再进行包浆；在工业上应用时，本专利技术包浆法间接金属3D打印生坯钎涂和/或熔结后处理改性方法；将上述干燥后的包浆“生坯”，直接放入真空炉中进行真空烧结。按照常规真空钎涂和/或熔结工艺流程进行操作即可；在烧结过程中，钎涂和/或熔结合金粉末将进行液相烧结，且生坯是进行固相烧结；从而在金属部件表面形成一层完全致密的具有耐磨或/和耐蚀功能的合金涂层。在本专利技术中，原有生坯的体积和形状都几乎没有变化。本专利技术包浆法间接金属3D打印生坯钎涂和/或熔结后处理改性方法；适用于所有的间接金属3D打印生坯，包括利用粘合剂喷射成型、FDM熔融挤出成型、常温浆料挤出成型、浆料喷射成型、金属浆料光固化成型等各种间接金属3D打印技术成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.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；其特征在于；包括下述步骤:/n步骤S1：配制浆料；/n根据间接金属3D打印生坯所使用的金属材料种类和改性任务，选择合适的钎涂和/或熔结合金粉末，与合适的粘结剂混合，配制成一定粘度的钎涂和/或熔结合金浆料；所述改性任务包括增加产品的耐磨或/和耐蚀性能；/n或/n根据间接金属3D打印生坯所使用的金属材料种类和改性任务，选择合适的钎涂和/或熔结合金粉末、合适的粘结剂以及功能粉末；将钎涂和/或熔结合金粉末、功能粉末、粘结剂混合，配制成一定粘度的钎涂和/或熔结合金粉末与功能粉末的混合浆料；所述功能粉末是指，经烧结后，具有耐磨和/或耐腐蚀功能的颗粒；/n或/n根据间接金属3D打印生坯所使用的金属材料种类和改性任务，选择合适的钎料粉末、合适的粘结剂以及功能粉末；将钎料粉末、功能粉末、粘结剂混合，配制成一定粘度的钎料合金与功能粉末的混合浆料；所述功能粉末是指，经烧结后，具有耐磨和/或耐腐蚀功能的颗粒；/n或/n根据间接金属3D打印生坯所使用的金属材料种类和改性任务，选择合适的钎料粉末、合适的粘结剂以及功能粉末；将钎料粉末与功能粉末单独与粘结剂混合，分别配制成一定粘度的钎料合金浆料与功能粉末浆料；所述功能粉末是指，经烧结后，具有耐磨和/或耐腐蚀功能的颗粒；/n步骤S2：生坯包浆；/n以间接金属3D打印的生坯为处理对象，在其生坯表面布置一层钎涂和/或熔结合金浆料；干燥，得到备用坯；/n或/n以间接金属3D打印的生坯为处理对象，在其生坯表面布置一层钎涂和/或熔结合金粉末与功能粉末的混合浆料；干燥，得到备用坯；/n或/n以间接金属3D打印的生坯为处理对象，在其生坯表面布置一层钎料合金与功能粉末的混合浆料；干燥，得到备用坯；/n或/n以间接金属3D打印的生坯为处理对象，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(备注：该方法称为双层包浆法)；干燥，得到备用坯；/n步骤S3：改性烧结；/n将备用坯放在烧结炉内；在温度T下烧结；得到产品；所述温度T是指小于生坯原有金属粉末的固相线温度而介于钎涂和/或熔结合金粉末的固相线温度和液相线温度之间的温度。/n或/n将备用坯放在烧结炉内；在温度T下烧结；得到产品；所述温度T是指小于生坯原有金属粉末的固相线温度而高于所采用钎料合金液相线温度之间的温度。/n...

【技术特征摘要】
1.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；其特征在于；包括下述步骤:
步骤S1：配制浆料；
根据间接金属3D打印生坯所使用的金属材料种类和改性任务，选择合适的钎涂和/或熔结合金粉末，与合适的粘结剂混合，配制成一定粘度的钎涂和/或熔结合金浆料；所述改性任务包括增加产品的耐磨或/和耐蚀性能；
或
根据间接金属3D打印生坯所使用的金属材料种类和改性任务，选择合适的钎涂和/或熔结合金粉末、合适的粘结剂以及功能粉末；将钎涂和/或熔结合金粉末、功能粉末、粘结剂混合，配制成一定粘度的钎涂和/或熔结合金粉末与功能粉末的混合浆料；所述功能粉末是指，经烧结后，具有耐磨和/或耐腐蚀功能的颗粒；
或
根据间接金属3D打印生坯所使用的金属材料种类和改性任务，选择合适的钎料粉末、合适的粘结剂以及功能粉末；将钎料粉末、功能粉末、粘结剂混合，配制成一定粘度的钎料合金与功能粉末的混合浆料；所述功能粉末是指，经烧结后，具有耐磨和/或耐腐蚀功能的颗粒；
或
根据间接金属3D打印生坯所使用的金属材料种类和改性任务，选择合适的钎料粉末、合适的粘结剂以及功能粉末；将钎料粉末与功能粉末单独与粘结剂混合，分别配制成一定粘度的钎料合金浆料与功能粉末浆料；所述功能粉末是指，经烧结后，具有耐磨和/或耐腐蚀功能的颗粒；
步骤S2：生坯包浆；
以间接金属3D打印的生坯为处理对象，在其生坯表面布置一层钎涂和/或熔结合金浆料；干燥，得到备用坯；
或
以间接金属3D打印的生坯为处理对象，在其生坯表面布置一层钎涂和/或熔结合金粉末与功能粉末的混合浆料；干燥，得到备用坯；
或
以间接金属3D打印的生坯为处理对象，在其生坯表面布置一层钎料合金与功能粉末的混合浆料；干燥，得到备用坯；
或
以间接金属3D打印的生坯为处理对象，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(备注：该方法称为双层包浆法)；干燥，得到备用坯；
步骤S3：改性烧结；
将备用坯放在烧结炉内；在温度T下烧结；得到产品；所述温度T是指小于生坯原有金属粉末的固相线温度而介于钎涂和/或熔结合金粉末的固相线温度和液相线温度之间的温度。
或
将备用坯放在烧结炉内；在温度T下烧结；得到产品；所述温度T是指小于生坯原有金属粉末的固相线温度而高于所采用钎料合金液相线温度之间的温度。


2.根据权利要求1所述的包浆法间接金属3D打印生坯钎涂和/或熔结后处理改性方法；其特征在于：将生坯浸泡或浸沾在浆料中，3-4秒后取出，干燥备用。


3.根据权利要求1所述的包...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昕，
申请(专利权)人：长沙墨科瑞网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43