[发明专利]一种光固化打印硬质合金刀具及其制备方法

说明书

本发明提供了一种光固化打印硬质合金刀具及其制备方法，属于硬质合金材料技术领域，该制备方法包括如下步骤：S1.将硬质合金粉末、改性粉末和分散剂混合，得到改性硬质合金粉末；改性粉末包括铜粉、纳米稀土氧化物、石墨烯、多壁碳纳米管和SiC晶须；S2.将活性稀释剂、低聚物和光引发剂混合，得到光敏树脂体系；S3.将改性硬质合金粉末和光敏树脂体系进行球磨混合，得到硬质合金浆料；S4.将硬质合金浆料进行光固化打印，得到硬质合金刀具坯体；S5.将硬质合金刀具坯体进行脱脂、烧结，得到硬质合金刀具。本发明提供的制备方法工艺简单，无需模具即可制备得到结构复杂、成形精度高、表面质量高、性能优异的硬质合金刀具。

技术领域

本发明属于硬质合金材料技术领域，特别涉及一种光固化打印硬质合金刀具及其制备方法。

背景技术

硬质合金刀具有高强度、高硬度和高耐冲击韧性以及优良的耐高温性能，能够实现高效率和高精度的零件加工，在机械加工领域有着广泛应用；传统的硬质合金刀具制备方法主要是粉末烧结以及一系列后处理过程，该制备过程冗杂、周期长且难以实现复杂结构刀具的制备。

近些年兴起的增材制造技术如选择性激光熔化(SLM)、选择性激光烧结(SLS)、电子束融化(SEBM)、凝胶打印(3DGP)等，因其制备流程简单和周期短等优势，激起了研究人员的广泛关注。然而，选择性激光熔化和选择性激光烧结技术制备硬质合金刀具存在粘结相蒸发和较大的残余应力，且电子束熔化和凝胶打印技术制备的硬质合金刀具综合性能较差，难以满足工程化的需求。

中国发明专利CN202010312069.3，CN201811282687.7等公开了硬质合金刀具的制备方法，这些专利采用传统的粉末冶金，干压等方法制备刀具，过度依赖于模具且制备条件苛刻，烧结温度高，难以实现批量化生产；因此，急需提供一种制备工艺简单，可批量生产的硬质合金刀具的制备方法。

发明内容

针对现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本发明提供了一种光固化打印硬质合金刀具及其制备方法，本发明提供的制备方法工艺简单，无需模具即可制备得到结构复杂、成形精度高、表面质量高、性能优异的硬质合金刀具，可实现批量生产，满足不同需求。

本发明在第一方面提供了一种光固化打印硬质合金刀具的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

S1.将硬质合金粉末、改性粉末和分散剂混合，得到改性硬质合金粉末；所述改性粉末包括铜粉、纳米稀土氧化物、石墨烯、多壁碳纳米管和SiC晶须；

S2.将活性稀释剂、低聚物和光引发剂混合，得到光敏树脂体系；

S3.将所述改性硬质合金粉末和所述光敏树脂体系进行球磨混合，得到硬质合金浆料；

S4.将所述硬质合金浆料进行光固化打印，得到硬质合金刀具坯体；

S5.将所述硬质合金刀具坯体进行脱脂、烧结，得到所述光固化打印硬质合金刀具。

优选地，所述硬质合金粉末包括硬质相粉末和粘结相粉末；所述硬质相粉末和所述粘结相粉末的质量比为(70～97):(3～30)；

优选的是，所述硬质相粉末为碳化钨粉、碳化钛粉、碳化钽粉、碳化铌粉中的至少一种；所述粘结相粉末为钴粉和/或镍粉；

更优选的是，所述硬质相粉末的粒径为0.8～15μm；所述粘结相粉末的粒径为1.0～15μm。

优选地，当所述硬质相粉末粒径为0.8～1.5μm时，所述改性粉末还包括晶粒长大抑制剂；优选的是，所述晶粒长大抑制剂的用量不超过改性硬质合金粉末质量的1％；更优选的是，所述晶粒长大抑制剂为VC和/或Cr₃C₂。

优选地，所述铜粉的用量占所述改性硬质合金粉末质量的0.1～0.4％，优选为0.4％；