[发明专利]一种3D凝胶打印制备钢结硬质合金的方法

摘要

一种3D凝胶打印制备钢结硬质合金的方法，属于增材制造领域。将碳化钛等硬质相粉末和作为粘结相的铁基合金粉末用酒精球磨混合均匀并干燥过筛。再将混合粉末混入偶联剂以提高料浆稳定性。再将粉末与有机单体和溶剂以及分散剂制成的预混液混合均匀得到打印料浆。制备的打印料浆具有分散稳定、不易沉降、不易团聚、固相体积含量较高等特点。通过调节喷嘴直径、打印层高、挤出速度、打印速度等打印参数，采用3D凝胶打印机实现逐层打印固化获得打印坯体。将打印坯体经过干燥、脱脂、高温烧结得到钢结硬质合金制品。本发明方法能够制备形状复杂、尺寸精度高、组织均匀、力学性能好的钢结硬质合金制品。原料粉末容易获得，适应材料范围广，生产效率高，制造成本低。

主权项

1.一种3D凝胶打印制备钢结硬质合金的方法，其特征在于包括步骤如下：(1)将硬质相粉与铁基合金粉球磨，球磨介质采用酒精，球磨采用钢球，球料质量比(3～8)：1，球磨时间24h～48h，球磨后真空干燥并过筛得到混合粉末；(2)将偶联剂钛酸酯溶解在有机溶剂中，加入步骤(1)的混合粉末中高速剪切混合，其中钛酸酯占混合粉末0.3～0.8wt.％，有机溶剂占混合粉末5～8wt.％；(3)将有机单体和有机溶剂按照体积比1：4～4：1混合，并加入0.4～1.2wt.％的分散剂，配制成具有有机单体浓度20vol.％～80vol.％的预混液；(4)将步骤(2)得到的钢结硬质合金原料粉末与步骤(3)得到的预混液按照体积比(3～4)：1混合，搅拌均匀可得到固相体积含量50～65vol.％的料浆；(5)将步骤(4)得到的料浆装入3D凝胶打印机的料筒中，将所需要打印的制品形状导入计算机控制系统进行打印，打印所选用的喷嘴直径为0.1～1.0mm，打印层高为0.08～0.8mm，挤出速率为50.0～500.0mm3/min，打印速度为5～20mm/s，每完成一层打印，喷雾装置将向打印表面喷洒一层雾状的引发剂过氧化苯甲酰(BPO)和催化剂N,N,N',N'‑四甲基乙二胺(TEMED)实现边打印边固化；(6)将打印所得到的坯体在30～50℃下真空干燥8～24h，将经过干燥的坯体在保护气氛中100～400℃脱脂5～10h，然后在真空中1200～1500℃进行高温烧结，烧结时间为1～2h，得到尺寸精度高、致密度高、表面质量好、综合力学性能优异的钢结硬质合金制品。