[发明专利]一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法

说明书

本发明涉及增材制造领域，提供了一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法，其制备方法包括将金刚石或立方氮化硼粉体、陶瓷粉体与烧结助剂混合均匀；将混合粉体加入到含光敏树脂的溶液中，加入金属盐溶解于该溶液中，从而配置成DLP浆料；进行DLP打印；将打印获得的样品进行排胶、还原、烧结，获得金刚石/立方氮化硼‑陶瓷复合材料DLP打印样件。本发明提供的金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法能够有效制备具有复杂形状及内部结构的超硬材料工具，确保金刚石/立方氮化硼或立方氮化硼在高温烧结过程中的稳定性，解决了传统成型工艺难以获得具有复杂结构的问题。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法。

背景技术

超硬材料具有高硬度、高强度、高耐磨性等优良性能，在材料加工等领域具有广泛的应用，但超硬材料加工制造方法单一，工件结构简单，严重限制了超硬材料工具的进一步发展。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，相比于其他增材制造技术，DLP成型技术具有较高的成型精度，可以获得较高的表面质量，从而减少后续的精加工工序，在高精度制造领域具有较大潜力。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法，为防止金刚石及立方氮化硼在高温烧结过程中发生石墨化、六方氮化硼化转变以及氧化反应从而严重降低烧结件的物理力学性能，本发明在DLP浆料中添加了可溶性的含钨钼的无机盐，此类含钨钼的无机盐在打印件的后续还原过程中形成钨钼金属，在后续烧结过程中与金刚石或立方氮化硼反应生成碳化物、氮化物、硼化物，可以抑制金刚石及立方氮化硼的相变及氧化，提高金刚石及立方氮化硼的高温稳定性。本发明制备的金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料打印样品成型尺寸精度高，力学性能满足行业使用要求，解决了现有金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料的成型与烧结问题。

本发明的技术方案为：

本发明提供了一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料DLP成型方法，包括以下具体步骤：

S1.将金刚石/立方氮化硼粉体、陶瓷粉体与烧结助剂混合均匀；

S2.将混合粉体加入到含光敏树脂的溶液中，并加入金属盐溶液，配置DLP浆料；

S3.进行DLP打印；

S4.将打印获得的样品进行排胶、还原、烧结，获得金刚石/立方氮化硼-陶瓷复合材料DLP打印样品。

进一步的，步骤S1中，所述的金刚石/立方氮化硼粉体的晶粒尺寸为0.1-200μm；所述陶瓷粉体为堇青石、氧化铝、氧化锆、氧化硅、氮化硅、碳化硅、碳化硼中的一种或几种，所述陶瓷粉体的晶粒尺寸为0.01-5μm；所述烧结助剂为稀土氧化物，粉体的晶粒尺寸为0.01-2μm。

进一步的，步骤S1中，所述的金刚石/立方氮化硼粉体的体积占比为5-70%，陶瓷粉体的体积占比为30-95%，烧结助剂的体积占比为0-10%。

进一步的，步骤S2中，所述的金属盐为磷酸钼、钼酸铵、重钨酸铵中的一种或多种，金属盐在DLP浆料中的含量为1-21 wt.%。

进一步的，步骤S4中，所述的排胶温度为300-650℃，时间为1-30h。

进一步的，步骤S4中，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S4中，所述的烧结工艺为真空烧结或惰性气体保护烧结，温度为1100-1950℃，时间为1-10h。