[发明专利]喷涂形成物体的方法

说明书

本发明涉及一种形成三维固态物体的方法，包括以下步骤：a)冷喷涂一种或多种金属粉末以形成固态三维物品；b)热烧结物品，使得部分喷涂粉末液化并减少物品的一个或多个固体部分之间的空间和/或物品的一个或多个固体部分的非粘附性；和c)引发或使得在加热时液化的部分喷涂粉末变为固体。

技术领域

本发明涉及一种喷涂形成物体的方法，例如通过冷喷涂粉末的方式。

背景技术

用于形成3D产品的冷喷涂金属粉末是已知的。该工艺可以被认为一种3D打印。粉末通常被夹带在加速气体中，并且通过手动枪或机器人设备的喷嘴进行喷涂以产生或修复产品或产品的零件。

至少许多冷喷涂工艺的一个问题是沉积的金属颗粒的不完美结合会导致最终产品强度不足。人们认为这可能归因于喷涂颗粒的结合部分之间的冶金不连续性。例如，在沉积的颗粒之间可能留下过多的缝隙或未填充的空隙。此外，颗粒表面过多的部分可能无法与相邻的颗粒结合。为了解决这些问题，可以更大力地喷涂粉末，例如通过提高速度、温度或通过热等静压机压缩喷涂粉末。虽然这些措施可以改善缺陷，但它们也可能将制造成本增加到不可接受的水平。

另一个问题是具有良好的机械硬度的合金使用冷喷涂可能非常难沉积，因为粉末本身是非常硬的，所以粉末的保留率低(即沉积效率低)。有时可以通过使粉末退火来纠正这个问题，但这是耗时且昂贵的。

还已知使用冶金技术由金属粉末形成物体。这些技术涉及在加热金属粉末之前或同时对其进行压实。在封闭的或开放的冲模(die)中，压实和加热的结合起到粘合粉末的作用，或者先压实后加热，以产生固体金属物体。在一些情况下，首先将粉末在封闭的冲模中轻轻地压实，然后用第二冲模加热和强有力地冲击(这被称为粉末锻造)。然而，生产这种冲模可能是不期望的昂贵且耗时的。

发明目的

本发明的一个优选实施方案的目的是至少在某种程度上解决上述问题。虽然该目的适用于优选实施方案，但是不应被视为对更广泛表达的权利要求的范围的限制。就此而言，本发明的目的本身仅仅是为公众提供一种有用的选择。

定义

如果并且当在本文件中使用与步骤或特征的组合相关的术语“包括/包含(comprising)”时，其不应被认为排除存在其他的非特定的步骤或特征的选项。因此，该术语应该被非排他性地解释。

如本文件中使用的术语“冷喷涂(cold spraying)”是指在低于粉末熔点的温度下并且以当粉末冲击目标时足以产生粘合的高的速度通过喷嘴喷涂粉末。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种形成三维固态物体的方法，包括以下步骤：

a)冷喷涂一种或多种金属粉末以形成固态三维物品(item)；

b)热烧结物品，使得部分喷涂粉末液化并减少物品的一个或多个固体部分之间的空间和/或物品的一个或多个固体部分的非粘附性；和

c)引发(causing)或使得在加热时液化的部分喷涂粉末变为固体。

任选地，喷涂粉末包括为主要基体形成粉末(matrix forming powder)的至少大部分粉末与为烧结粉末的至少小部分粉末的共混物。

任选地，大部分粉末和/或小部分粉末各自包含合金。

任选地，在步骤b)将物品加热至高于由基体形成粉末和烧结粉末形成的合金的最低熔化温度的温度。

任选地，在步骤b)将物品加热并且保持在低于由基体粉末和烧结粉末形成的合金的最低熔化温度的一个或多个温度下，然后超过此温度。

任选地，所述物品形成时的形状基本上由基体形成粉末决定。

任选地，基本上只有烧结粉末在步骤b)液化。