[发明专利]一种近净成形空心金属结构件的方法

权利要求书

1.一种近净成形空心金属结构件的方法，其特征在于，按如下步骤制备：

(1)打印中心轴：根据空心金属结构件的形状尺寸要求以及粉末烧结过程中的烧结收缩率，设计并缩小中心轴的尺寸比例，采用3D打印机，打印出对应的中心轴；

(2)打印结构件：根据结构件形状尺寸要求以及粉末烧结过程中的烧结收缩率，设计并放大结构件的尺寸比例，采用3D打印机，打印出对应的结构件；

(3)空心模具制备：将步骤(1)中的中心轴固定，在硅胶中加入硅胶重量0.1-0.5wt%的固化剂和0.5-3wt%的增稠剂，搅拌均匀，沿着中心轴浇倒硅胶，固化6-24h后，将中心轴拆除，获得空心硅胶模具；

(4)结构件模具制备：将步骤(2)中的结构件进行倒模，在硅胶中加入1-5wt%的固化剂，搅拌均匀后倒入倒模型腔中，放置在室温下固化6-24h后，拆模，获得结构件模具；

(5)模具装配：在步骤(3)中的空心硅胶模具中装入颗粒物质，然后用热熔胶枪将其固定于步骤(4)中的硅胶模具的相应位置，得到凝胶注模成形模具；

(6)制备浆料：将金属粉末、凝胶体系、油酸、消泡剂按照体积百分比进行混合，搅拌均匀后，放入球磨机中，进行混料，其中球料比为1:1-4:1，球磨速度为100r/min-250r/min，球磨时间15-30min，获得悬浮浆料；

(7)凝胶注模成形：将步骤(6)中的悬浮浆料倒入步骤(5)中的凝胶注模成形模具中，在室温下固化0.5-3h，随后将颗粒物质倒出，再将空心硅胶模具取出，随后拆模，获得空心金属结构件坯体；

(8)脱胶烧结：将步骤（7）中的空心金属结构件坯体进行相应的脱胶烧结，脱胶温度为300-600℃，保温2-4h，再在800-1350℃进行烧结，保温2-5h，获得近净成形的空心金属结构件,

所述步骤(6)中的金属粉末占所述金属粉末、凝胶体系、油酸和消泡剂的总体积的50-65vol%，油酸占所述金属粉末、凝胶体系、油酸和消泡剂的总体积的0.02-0.1vol%，消泡剂占所述金属粉末、凝胶体系、油酸和消泡剂的总体积的0.01-0.05vol%，余量为凝胶体系。

2.根据权利要求1所述的一种近净成形空心金属结构件的方法，其特征在于：所述步骤(1)和步骤(2)中中心轴和结构件的材质为聚乳酸（PLA）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、聚碳酸酯(PC)、光敏树脂以及尼龙中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种近净成形空心金属结构件的方法，其特征在于：步骤(3)中所述的空心硅胶模具的厚度为1-5mm。

4.根据权利要求1所述的一种近净成形空心金属结构件的方法，其特征在于：所述步骤(5)中的颗粒物质包括面粉、食盐以及沙子中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的一种近净成形空心金属结构件的方法，其特征在于：所述颗粒物质的粒径40μm-500μm。

6.根据权利要求1所述的一种近净成形空心金属结构件的方法，其特征在于：所述步骤(6)中的金属粉末是不锈钢、钴铬钼合金、铜及铜合金或钛及钛合金粉末中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的一种近净成形空心金属结构件的方法，其特征在于：所述金属粉末的粉末粒径为5-50μm。

8.根据权利要求1所述的一种近净成形空心金属结构件的方法，其特征在于：所述步骤(6)中的凝胶体系是水基或非水基凝胶体系中的一种，其中水基凝胶体系为丙烯酸酯体系或者丙烯酰胺体系中的一种。