CN107511480B - 一种3d打印技术制造金属陶瓷器件的方法 - Google Patents

一种3d打印技术制造金属陶瓷器件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种3D打印技术制造金属陶瓷器件的方法。该方法包括：采用粘结剂将混合金属陶瓷粉末均匀混合，以形成金属陶瓷浆料；通过3D打印对金属陶瓷浆料进行三维结构成型，并对成型后的金属陶瓷浆料进行干燥处理，以形成金属陶瓷器件半成品；对金属陶瓷器件半成品进行烧结，以使金属陶瓷器件半成品固化形成金属陶瓷器件。该方法通过3D打印对金属陶瓷浆料进行三维结构成型，并对成型后的金属陶瓷浆料进行干燥处理，进一步进行烧结，以使金属陶瓷器件半成品固化形成金属陶瓷器件，成型速率快，加工难度较小，易于工业化生产，且形成的金属陶瓷器件的形状与标准形状之间不会存在差异，致密性高。

Description

一种3D打印技术制造金属陶瓷器件的方法
技术领域
本发明涉及3D打印领域，特别是涉及一种3D打印技术制造金属陶瓷器件的方法。
背景技术
3D打印是新型的工件加工制造技术，其特点是在制造过程中采用从无到有的顺序增材制造，而传统的方法是逐渐减去多余材料从有到无的减材制造。与传统的制造方法相比，增材制造的3D打印技术可在没有传统模具和夹具的情况下，快速制造出任意复杂而又具有一定功能的三维实体，其具有更高的灵活性和使用性。
目前，金属陶瓷器件多采用传统的制造方法，即通过现有的模具和夹具形成特定形状的金属陶瓷器件，但是其加工难度较大，不易于工业化生产，且形成的金属陶瓷器件的形状与标准形状之间存在差异。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种3D打印技术制造金属陶瓷器件的方法，以应对现有技术金属陶瓷器件的制作方法中加工难度较大，不易于工业化生产，且形成的金属陶瓷器件的形状与标准形状之间存在差异等技术问题。
本发明实施例提供一种3D打印技术制造金属陶瓷器件的方法，所述方法包括以下步骤：
采用粘结剂将混合金属陶瓷粉末均匀混合，以形成金属陶瓷浆料；
通过3D打印对所述金属陶瓷浆料进行三维结构成型，并对成型后的金属陶瓷浆料进行干燥处理，以形成金属陶瓷器件半成品；
对所述金属陶瓷器件半成品进行烧结，以使所述金属陶瓷器件半成品固化形成金属陶瓷器件。
在本发明所述的3D打印技术制造金属陶瓷器件的方法中，在所述金属陶瓷浆料中，所述粘结剂介于1％至90％之间，所述混合金属陶瓷粉末介于10％至99％之间。
在本发明所述的3D打印技术制造金属陶瓷器件的方法中，所述粘结剂为聚乙烯醇或聚二甲基硅氧烷醇。
在本发明所述的3D打印技术制造金属陶瓷器件的方法中，所述混合金属陶瓷粉末包括碳化钛、镍、钼、铬和钨中的一种或多种。
在本发明所述的3D打印技术制造金属陶瓷器件的方法中，所述对所述金属陶瓷器件半成品进行烧结，以使所述金属陶瓷器件半成品固化形成金属陶瓷器件的步骤，包括：
根据所述金属陶瓷浆料设置温度烧结曲线，并根据所述温度烧结曲线对所述金属陶瓷器件半成品进行烧结，以使所述金属陶瓷器件半成品固化形成金属陶瓷器件。
在本发明所述的3D打印技术制造金属陶瓷器件的方法中，所述温度烧结曲线包括烧结时间和烧结温度。
在本发明所述的3D打印技术制造金属陶瓷器件的方法中，所述根据所述温度烧结曲线对所述金属陶瓷器件半成品进行烧结的步骤，包括：
采用第一温度对所述金属陶瓷器件半成品进型第一次烧结；
采用第二温度对所述金属陶瓷器件半成品进行第二次烧结；其中，所述第一温度介于400度至600度之间，所述第二温度介于800度至1800度之间。
在本发明所述的3D打印技术制造金属陶瓷器件的方法中，可采用加热或者常温干燥的方式对成型后的金属陶瓷浆料进行干燥处理。
与现有技术相比，本发明优选实施例提供一种3D打印技术制造金属陶瓷器件的方法。该方法通过3D打印对金属陶瓷浆料进行三维结构成型，并对成型后的金属陶瓷浆料进行干燥处理，进一步进行烧结，以使金属陶瓷器件半成品固化形成金属陶瓷器件，成型速率快，加工难度较小，易于工业化生产，且形成的金属陶瓷器件的形状与标准形状之间不会存在差异，致密性高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明3D打印技术制造金属陶瓷器件的方法的优选实施例的流程示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。下面结合附图及具体实施例就本发明的技术方案做进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参阅图1，图1为本发明3D打印技术制造金属陶瓷器件的方法的优选实施例的流程示意图。
本发明提出3D打印技术制造金属陶瓷器件的方法的优选实施例。本实施例中，3D打印技术制造金属陶瓷器件的方法包括以下步骤：
步骤S101，采用粘结剂将混合金属陶瓷粉末均匀混合，以形成金属陶瓷浆料；
步骤S102，通过3D打印对所述金属陶瓷浆料进行三维结构成型，并对成型后的金属陶瓷浆料进行干燥处理，以形成金属陶瓷器件半成品；
步骤S103，对所述金属陶瓷器件半成品进行烧结，以使所述金属陶瓷器件半成品固化形成金属陶瓷器件。
在步骤S101中，采用粘结剂将混合金属陶瓷粉末均匀混合，以形成金属陶瓷浆料。其中，在金属陶瓷浆料中，粘结剂的质量介于1％至90％之间，混合金属陶瓷粉末的质量介于10％至99％之间；粘结剂为聚乙烯醇或聚二甲基硅氧烷醇；混合金属陶瓷粉末包括碳化钛、镍、钼、铬和钨中的一种或多种。
需要说明的是，金属陶瓷浆料的数量可以根据需要进行配制，在此不做限制。而本优选实施例旨在说明金属陶瓷浆料中各成分的占比。例如，在配制金属陶瓷浆料时，可采用聚二甲基硅氧烷醇作为粘结剂，该聚二甲基硅氧烷醇由0.9g基底材料和0.1g固化剂搅拌而成。
优选的，可将8g碳化钛、0.2g镍、0.4g钼、0.1g铬、0.4g钨混合金属陶瓷粉末加入到1g聚二甲基硅氧烷醇中，经过剧烈搅拌之后配成金属陶瓷浆料。
优选的，可将6.8g碳化钛、0.3g镍、0.3g钼、0.3g铬、0.3g钨混合金属陶瓷粉末加入到1g聚二甲基硅氧烷醇中，经过剧烈搅拌之后配成金属陶瓷浆料。
例如，在配制金属陶瓷浆料时，可采用聚乙烯醇作为粘结剂。优选的，可将0.3g聚乙烯醇用1g水溶解后，再将8g碳化钛、0.2g镍、0.4g钼、0.1g铬、0.4g钨混合金属陶瓷粉末加入到聚乙烯醇中经过剧烈搅拌之后配成金属陶瓷浆料。
优选的，可将1g聚乙烯醇用2g水溶解后，再将4g碳化钛、0.2g镍、0.4g钼、0.1g铬、0.3g钨混合金属陶瓷粉末加入到聚乙烯醇中经过剧烈搅拌之后配成金属陶瓷浆料。
在步骤S102中，通过3D打印对所述金属陶瓷浆料进行三维结构成型，并对成型后的金属陶瓷浆料进行干燥处理，以形成金属陶瓷器件半成品。其中，可使用3D打印设备对金属陶瓷浆料进行三维结构成型，需要指出的是，该3D打印设备旨在完成对金属陶瓷浆料进行三维结构成型即可。
具体的，操作人员可将需要制得的金属陶瓷器件的三维图形导入到3D打印设备中，该3D打印设备获取需要成型的金属陶瓷器件的三维图形后，可以根据该三维图形初步计算出所需要的金属陶瓷浆料的数量，操作人员可根据3D打印设备的提示，在步骤S101中配置适量的金属陶瓷浆料。随后，操作人员将配制好的金属陶瓷浆料放入到该3D打印设备的料筒中，进而将金属陶瓷浆料三维结构成型。
进一步的，本优选实施例还需要对成型后的金属陶瓷浆料进行干燥处理，以形成金属陶瓷器件半成品。本优选实施例可采用加热或常温干燥的方式对成型后的金属陶瓷浆料进行干燥处理，例如，可将成型后的金属陶瓷浆料在常温下放置一段时间，直至该成型后的金属陶瓷浆料中的水分去除；为了节省时间，还可采用适宜的温度对成型后的金属陶瓷浆料进行加热干燥，优选的，该温度可介于70度至90度之间。
在步骤S103中，对所述金属陶瓷器件半成品进行烧结，以使所述金属陶瓷器件半成品固化形成金属陶瓷器件。其中，所述对所述金属陶瓷器件半成品进行烧结，以使所述金属陶瓷器件半成品固化形成金属陶瓷器件的步骤，包括：
根据所述金属陶瓷浆料设置温度烧结曲线，并根据所述温度烧结曲线对所述金属陶瓷器件半成品进行烧结，以使所述金属陶瓷器件半成品固化形成金属陶瓷器件。该温度烧结曲线包括烧结时间和烧结温度。
进一步的，所述根据所述温度烧结曲线对所述金属陶瓷器件半成品进行烧结的步骤，包括：首先采用第一温度对所述金属陶瓷器件半成品进型第一次烧结；接着采用第二温度对所述金属陶瓷器件半成品进行第二次烧结；其中，所述第一温度介于400度至600度之间，所述第二温度介于800度至1800度之间。
具体的，当该金属陶瓷浆料中的粘结剂为聚二甲基硅氧烷醇时，可先采用500度的温度进行烧结，持续4小时；随后，再采用1400度的温度进行烧结，持续6小时。当该当该金属陶瓷浆料中的粘结剂为聚乙烯醇时，可先采用450度的温度进行烧结，持续4小时；随后，再采用1400度的温度进行烧结，持续6小时。
本发明优选实施例提供一种3D打印技术制造金属陶瓷器件的方法。该方法通过3D打印对金属陶瓷浆料进行三维结构成型，并对成型后的金属陶瓷浆料进行干燥处理，进一步进行烧结，以使金属陶瓷器件半成品固化形成金属陶瓷器件，成型速率快，加工难度较小，易于工业化生产，且形成的金属陶瓷器件的形状与标准形状之间不会存在差异，致密性高。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种3D打印技术制造金属陶瓷器件的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
采用粘结剂将混合金属陶瓷粉末均匀混合，以形成金属陶瓷浆料；
通过3D打印对所述金属陶瓷浆料进行三维结构成型，并采用加热的方式对成型后的金属陶瓷浆料进行干燥处理，以形成金属陶瓷器件半成品，其中，所述加热的温度介于70度至90度之间；
根据所述金属陶瓷浆料设置温度烧结曲线，并根据所述温度烧结曲线对所述金属陶瓷器件半成品进行烧结，以使所述金属陶瓷器件半成品固化形成金属陶瓷器件；
所述粘结剂为聚二甲基硅氧烷醇或聚乙烯醇；
所述温度烧结曲线包括烧结时间和烧结温度；
所述根据所述温度烧结曲线对所述金属陶瓷器件半成品进行烧结的步骤，包括：
采用第一温度对所述金属陶瓷器件半成品进型第一次烧结；
采用第二温度对所述金属陶瓷器件半成品进行第二次烧结；其中，所述第一温度介于400度至600度之间，所述第二温度介于800度至1800度之间。
2.根据权利要求1所述的3D打印技术制造金属陶瓷器件的方法，其特征在于，在所述金属陶瓷浆料中，所述粘结剂的质量介于1％至90％之间，所述混合金属陶瓷粉末的质量介于10％至99％之间。
3.根据权利要求1所述的3D打印技术制造金属陶瓷器件的方法，其特征在于，所述混合金属陶瓷粉末包括碳化钛、镍、钼、铬和钨中的一种或多种。
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