一种表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体及其成型方法技术

本发明专利技术涉及增材制造技术领域，提供了一种表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体及其成型工艺，其制备方法包括将碳化钨粉体加入到含有金属离子的包覆剂溶液中，然后进行球磨、旋蒸；将旋蒸后的粉体放于气氛炉中并通入氢气进行高温还原反应，然后通入氩气（或者氮气）与氧气的混合气进行高温氧化反应，获得表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体；或者将旋蒸后的粉体直接通过高温真空处理或者在高温氩气或氮气中处理获得表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体；将粉体加入到光敏树脂中，配置光固化打印浆料，然后进行光固化打印；将光固化打印得到的样品进行排胶、还原、烧结，获得硬质合金打印样品。本发明专利技术提供的表面包覆金属氧化物层的硬质合金粉体的制备方法能够有效降低硬质合金粉体的吸光度，解决了现有的硬质合金粉体难以进行光固化打印的问题。

Tungsten carbide powder coated with metal oxide layer and its forming method

【技术实现步骤摘要】
一种表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体及其成型方法
本专利技术涉及增材制造
，尤其涉及一种表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体及其成型方法。
技术介绍
硬质合金具有高硬度、高强度、高耐磨性等一系列优良性能，在金属加工、石油勘探等领域有着广泛的应用。目前硬质合金的制备采用粉末冶金方法，成型依赖模具，对于硬质合金工具的几何形状设计限制较大，难以制造复杂形状且具有内部结构特征的硬质合金工具，极大限制了硬质合金应用领域的拓展。增材制造技术是一种结合计算机辅助设计的新型制造技术，可以在理论上实现无模生产，其中光固化成型的增材制造工艺成型精度高，在高精度零部件制造领域具有较大潜力。光固化成型过程中，粉末吸光度是影响打印厚度的主要因素，过高的粉末吸光度将极大地提高光敏树脂的固化难度，严重降低光固化打印成功率。由于碳化钨具有较高的吸光度，在与光敏树脂混合后难以进行光固化成型，这严重限制了碳化钨材料在光固化增材制造领域的发展。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体及其成型方法，本专利技术制备的碳化钨粉体反射率高，解决了现有的硬质合金粉体难以进行光固化打印的问题。本专利技术的技术方案为：一种表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体，其特征在于，所述碳化钨粉体晶粒尺寸为0.01-60μm；所述氧化层为金属钴氧化层、金属镍氧化层、金属铁氧化层、金属铜氧化层中的一种。本专利技术还提供了一种表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体的成型方法，包括以下具体步骤：（1）将碳化钨粉体加入到含金属离子的包覆剂溶液中，然后进行球磨、旋蒸；（2）将旋蒸后的粉体放于气氛炉中并通入惰性气体与氢气的混合气进行还原反应，然后通入惰性气体与氧气的混合气进行氧化反应，获得表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体；（3）或者将旋蒸后的粉体放于气氛炉中并通入氩气或氮气或者在真空中进行高温处理，获得表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体；（3）将粉体加入到光敏树脂中，配置光固化打印浆料，然后进行光固化打印；（4）将光固化打印得到的样品进行排胶、还原、烧结，获得硬质合金打印样品。优选的，所述惰性气体为氩气或氮气。进一步的，步骤（1）所述碳化钨粉体晶粒尺寸为0.01-60μm。进一步的，步骤（1）所述含金属离子的包覆剂溶液为CoCl2、CoSO4、Co(NO3)2、NiCl2、NiSO4、Ni(NO3)2、FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3、CuCl2、CuSO4、Cu(NO3)2中的一种或多种。进一步的，步骤（2）所述的还原反应的温度为300-650℃，时间为1-20h。进一步的，步骤（2）所述的氧化反应的温度为400-600℃，时间为1-20h。进一步的，步骤(2)所述的混合气体中氢气的比例为2-100%。进一步的，步骤(2)所述的混合气体中氧气的比例为0-100%。进一步的，步骤（4）所述的排胶温度为300-650℃，时间为1-30h。进一步的，步骤（4）所述的还原反应的气氛为惰性气体与氢气的混合气，氢气的比例为1-100%，温度为300-600℃，时间为1-10h。进一步的，步骤（4）所述的烧结的温度为1200-1500℃，时间为1-15h。本专利技术中，碳化钨粉体经过含金属离子的包覆剂溶液处理、还原反应、氧化反应后，在碳化钨粉体表面会形成金属氧化物层，从而有效降低硬质合金粉体的吸光度；表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体与光敏树脂混合配置打印浆料，通过光固化打印得到坯体，再进行排胶、还原、烧结，获得硬质合金打印样品。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术的保护范围。实施例1一种表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体，其特征在于，所述碳化钨粉体晶粒尺寸为3μm；所述氧化层为金属钴氧化层。一种上述表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体的成型方法，包括以下具体步骤：（1）选用粒径大小为3μm的碳化钨颗粒，选用CoCl2溶液作为含金属离子的包覆剂溶液；（2）将碳化钨粉体加入到含金属离子的包覆剂溶液中，碳化钨粉体与含金属离子的包覆剂溶液的质量体积比为1g/ml；（3）将混合溶液放于行星球磨机上进行球磨混合，然后将混合溶液放于旋转蒸发仪进行干燥；（4）将旋蒸后的粉体放于气氛炉中并通入惰性气体与氢气的混合气（惰性气体：氢气=9:1）进行还原反应，反应温度为400℃，反应时间为1h，然后通入惰性气体与氧气的混合气（惰性气体：氧气=1:1）进行氧化反应，反应温度为600℃，反应时间为2h，获得表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体；（5）将粉体加入到光敏树脂中，配置光固化打印浆料，然后进行光固化打印；（6）将光固化打印得到的样品进行排胶、排胶温度为600℃，排胶时间为5h；（7）随后在惰性气体与氢气混合气体氛围中进行烧结，氢气的比例为10%，烧结温度为600℃，烧结时间为2h；（8）在惰性气体气氛条件下进行烧结，烧结温度为1450℃，烧结时间为2h，获得硬质合金打印样品；（9）采用阿基米德排水法测得打印样品的致密度为99.5%。优选的，所述惰性气体为氩气或氮气。实施例2一种表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体，其特征在于，所述碳化钨粉体晶粒尺寸为3μm；所述氧化层为金属钴氧化层。一种上述表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体的成型方法，包括以下具体步骤：（1）选用粒径大小为3μm的碳化钨颗粒，选用CoSO4溶液作为含金属离子的包覆剂溶液；（2）将碳化钨粉体加入到含金属离子的包覆剂溶液中，碳化钨粉体与含金属离子的包覆剂溶液的质量体积比为1g/ml；（3）将混合溶液放于行星球磨机上进行球磨混合，然后将混合溶液放于旋转蒸发仪进行干燥；（4）将旋蒸后的粉体放于气氛炉中并通入惰性气体与氢气的混合气（惰性气体：氢气=9:1）进行还原反应，反应温度为400℃，反应时间为1h，然后通入惰性气体与氧气的混合气（惰性气体：氧气=1:1）进行氧化反应，反应温度为600℃，反应时间为2h，获得表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体；（5）将粉体加入到光敏树脂中，配置光固化打印浆料，然后进行光固化打印；（6）将光固化打印得到的样品进行排胶、排胶温度为600℃，排胶时间为5h；（7）随后在惰性气体与氢气混合气体氛围中进行烧结，氢气的比例为10%，烧结温度为600℃，烧结时间为2h；（8）在惰性气体气氛条件下进行烧结，烧结温度为1300℃，烧结时间为2h，获得硬质合金打印样品；（9）采用阿基米德排水法测得打印样品的致密度为99.5%。优选的，所述惰性气体为氩气或氮气。实施例3一种表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体，其特征在于，所述碳化钨粉体晶粒尺寸为0.01-60μm；所述氧化层为金属钴氧化层、金属镍氧化层、金属铁氧化层、金属铜氧化层中的一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体，其特征在于，所述碳化钨粉体晶粒尺寸为0.01-60μm；所述氧化层为金属钴氧化层、金属镍氧化层、金属铁氧化层、金属铜氧化层中的一种。


2.一种表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体的光固化成型方法，其特征在于，其制备方法包括以下具体步骤：
将碳化钨粉体加入到含金属离子的包覆剂溶液中，然后进行球磨、旋蒸；
将旋蒸后的粉体放于气氛炉中并通入惰性气体与氢气的混合气进行还原反应，然后通入惰性气体与氧气的混合气进行氧化反应，获得表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体；
或者将旋蒸后的粉体放于气氛炉中并通入氩气或氮气或者在真空中进行高温处理，获得表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体；
将粉体加入到光敏树脂中，配置光固化打印浆料，然后进行光固化打印；
将光固化打印得到的样品进行排胶、还原、烧结，获得硬质合金打印样品。


3.根据权利要求1所述的一种表面包覆金属氧化物层的碳化钨粉体的光固化成型方法，其特征在于，步骤（1）所述含金属离子的包覆剂溶液为CoCl2、CoSO4、Co(NO3)2、NiCl2、NiSO4、Ni(NO3)2、FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3、CuCl2、CuSO4、Cu(NO3)2中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的一种表面包覆金属氧化物层的碳化钨...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪培燊，邓欣，伍尚华，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：广东;44