[发明专利]金属陶瓷或硬质合金的三维打印

说明书

本发明涉及一种制造3D打印的金属陶瓷或硬质合金体的方法，该3D打印的金属陶瓷或硬质合金体包含硬质相和金属粘结相，其中3D打印的生坯体经受烧结工序，所述烧结工序包括在液相烧结步骤之前的保持步骤。所述烧结体具有降低的孔隙率。

技术领域

本发明涉及金属陶瓷或硬质合金烧结体的三维打印方法。

背景技术

三维(3D)打印或增材制造是可以打印三维体的有前途的制造技术。通常在计算机程序中创建所述体的模型，然后在三维打印机器或设备中打印该模型。三维打印是一种有前途的制造技术，因为它使得制造通过常规制造方法不能实现的复杂结构和体成为可能。

三维打印的一种类型基于粘结剂喷射，其中喷墨式打印头用于将粘结剂喷雾到粉末的薄层上，当所述粘结剂凝结时，形成粘结在一起的粉末的片，所述片用于物体的给定层。所述粘结剂凝结后，在所述原始层上铺设下一个粉末的薄层，并在用于该层的图案中重复粘结剂的打印喷射。未用所述粘结剂打印的粉末保留在原始沉积的地方，并且用作所述打印结构的基础和支撑。当所述物体的打印完成时，所述粘结剂在升高的温度下固化，随后通过例如气流或刷擦除去未用粘结剂打印的粉末。

金属陶瓷和硬质合金材料由在例如Co的金属粘结相中的作为硬质成分的碳化物和/或氮化物例如WC或TiC构成。由于这些材料具有高硬度、高耐磨性和高韧性，因此在高要求的应用中有用。应用领域的实例为用于金属切削的切削工具、用于凿岩的钻头和磨损部件。

使用三维打印制造金属陶瓷和硬质合金材料时的一个挑战在于提供具有与常规制造(即通过压制成型)的金属陶瓷和硬质合金材料相当的微观结构(即孔隙率、最小的Co岛等)的体。

烧结三维打印的金属陶瓷和硬质合金生坯体时的一个挑战在于，用于打印的粉末通常已经预烧结，而用于常规制造的金属陶瓷和硬质合金材料的粉末(即通过压制形成的生坯体)并未预烧结。这将对烧结行为产生大的影响，烧结三维打印的金属陶瓷和硬质合金生坯体并不容易，孔隙率、Co岛和反常晶粒生长等缺陷是常见的。

减少所述缺陷的一种方法是使用烧结热等静压(sinter-HIP)，包括通常在真空中实施的第一液相烧结步骤和第二高压步骤。然而，尽管使用烧结热等静压可以提供相当良好的金属陶瓷和硬质合金材料，但它对粉末质量提出了高的要求。

在WO2017/178084中，通过使用含有大量细粉(10μm)的粉末实现烧结后孔隙率的降低。

然而，含有大量细粉的粉末将导致流动性降低，这可能在处理粉末期间以及打印工序期间造成问题。

需要找到一种成功的方法来制造三维打印的金属陶瓷和硬质合金体，所述三维打印的金属陶瓷和硬质合金体的结构和组成均匀、孔密度最小，而这种方法不必使用可能在处理和烧结期间造成问题的含有大量微细粒子的粉末等。

发明内容

本发明的目的是提供一种在烧结后具有均匀组成和最少的孔的三维(3D)打印的金属陶瓷或硬质合金体的制造方法。

本发明的目的是提供一种适用于进行金属陶瓷或硬质合金体的三维打印的方法。

这些目的中的至少一个通过根据项1的方法实现。优选实施方式列在从属项中。

本发明涉及一种制造3D打印的金属陶瓷或硬质合金体的方法，该3D打印的金属陶瓷或硬质合金体包含硬质相和金属粘结相，所述方法包括以下步骤：

-提供包含金属陶瓷或硬质合金粒子的准备打印的粉末，

-使用所述准备打印的粉末和打印粘结剂来3D打印出体(body)，从而形成3D打印的金属陶瓷或硬质合金生坯体，