基于3D打印的锆钒铁吸气剂的制备方法及锆钒铁吸气剂技术

本发明专利技术提供一种基于3D打印的锆钒铁吸气剂的制备方法及锆钒铁吸气剂，该方法包括：提供球形锆钒铁合金粉末；建立所需粉末制品的三维模型，并对三维模型进行分层和数据处理得到模型文件，将模型文件导入粉末3DP成形设备中；将球形锆钒铁合金粉末铺设于粉末3DP成形设备的粉缸中形成铺制粉末，结合导入的模型文件，采用阵列式喷头在铺制粉末中选择性喷射粘结剂固化成形，多层叠加后加热成形的成形体，制备出预设形状的预烧结成形体；对预烧结成形体在保护气氛下进行高温烧结，得到与三维模型的结构对应的锆钒铁吸气剂。本发明专利技术能够获得形状可控的高强度锆钒铁吸气剂材料，实现无模具制造，在提高产品质量的同时还降低了制备成本。在提高产品质量的同时还降低了制备成本。在提高产品质量的同时还降低了制备成本。

【技术实现步骤摘要】
基于3D打印的锆钒铁吸气剂的制备方法及锆钒铁吸气剂


[0001]本专利技术涉及电真空吸气原件制备
，具体地，涉及一种基于3D打印的锆钒铁吸气剂的制备方法及锆钒铁吸气剂。

技术介绍

[0002]非蒸散型吸气剂(Non
‑
Evaporable Getter，NEG)因其平衡气压低、吸气容量大和吸气速率高等特性，已在电真空器件、超高真空获得、原子能工业等科学研究和工业生产中得到了广泛应用。三元锆钒铁吸气剂，具有激活温度低、室温下即可工作的优点，因此在多领域得到了广泛应用，至今仍是一种价格低廉、使用方便、吸附能力强的优良吸气材料。
[0003]目前直接粉末压制法是锆钒铁吸气剂材料的主要制备方法，该方法是将一定尺寸直径合金粉末压制在模具中，直接压制成的锆钒铁吸气剂牢固度较差，用于强冲击振动场合时容易有颗粒脱落。此外，随着真空电子器件的微型化和精密化发展，对吸气剂形状和尺寸要求呈多样性，这对制备吸气剂模具的精度和形状提出了更高的要求，大大增加了生产成本，传统粉末压制法难以满足现有吸气剂制备需求。
[0004]经过检索发现：
[0005]申请公开号为CN114288982A的中国专利技术专利，公开一种复合吸气剂及其制备方法，将钡锂吸气剂和非蒸散型吸气剂在真空充氩手套箱中压制成型，放入金属载体内，再将干燥剂包裹压制成型的吸气剂后再次压制成型，得到复合吸气剂；将成型后的复合吸气剂放入真空加热炉中，在真空下加热激活；冷却后的复合吸气剂迅速真空逐只密封包装。但是该专利仍存在以下问题：该专利采用传统压制工艺成形，无法满足吸气剂尺寸和形状个性化定制。
[0006]申请公开号为CN114929920A的中国专利技术专利，公开一种用于增材制造的可打印FeCrAl粉末材料和增材制造的物体以及其用途，其中增材制造方法使用计算机辅助设计要打印的3D成形物体，通过使用软件分解为2D薄片，所述软件还将生成的数据链接到硬件。但是该专利仍存在以下问题：该专利采用粉末床融合增材制造方法，可实现吸气剂尺寸和形状个性化定制，但由于采用高能热源，因此生产成本昂贵。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于3D打印的锆钒铁吸气剂的制备方法及锆钒铁吸气剂。
[0008]根据本专利技术的一个方面，提供一种基于3D打印的锆钒铁吸气剂的制备方法，该制备方法包括：
[0009]提供球形锆钒铁合金粉末；
[0010]建立所需粉末制品的三维模型，并对所述三维模型进行分层和数据处理得到模型文件，将所述模型文件导入粉末3DP成形设备中；
[0011]将所述球形锆钒铁合金粉末铺设于粉末3DP成形设备的粉缸中形成铺制粉末，结
合导入的所述模型文件，采用阵列式喷头在所述铺制粉末中选择性喷射粘结剂固化成形，多层叠加后加热成形的成形体，制备出预设形状的预烧结成形体；
[0012]对所述预烧结成形体在保护气氛下进行高温烧结，得到与所述三维模型的结构对应的锆钒铁吸气剂。
[0013]进一步地，所述提供球形锆钒铁合金粉末，其中：采用气雾化法或等离子旋转电极法形成球形锆钒铁合金粉末。
[0014]进一步地，所述提供球形锆钒铁合金粉末，其中，以质量百分比计，所述球形锆钒铁合金粉末包括：锆72％
‑
77％、钒15％
‑
20％、铁3％
‑
8％。
[0015]进一步地，所述提供球形锆钒铁合金粉末，还包括：对球形锆钒铁粉末进行筛分，获得粒度范围为20～50μm的粉末。
[0016]进一步地，将所述球形锆钒铁合金粉末铺设于粉末3DP成形设备的粉缸中形成铺制粉末，其中，采用逆转辊的铺粉方式铺制所述球形锆钒铁合金粉末。
[0017]进一步地，所述采用阵列式喷头在所述铺制粉末中选择性喷射粘结剂固化成形，其中：所述粘结剂为聚乙烯、丁缩醛树脂和酚醛树脂中的任意一种；所述粘结剂的粘度为7～10mPa.S。
[0018]进一步地，所述采用阵列式喷头在所述铺制粉末中选择性喷射粘结剂固化成形，其中：所述阵列式喷头为压电式喷头，喷头的直径为30
‑
50μm，喷射速度2～5m/s。
[0019]进一步地，所述多层叠加后加热成形的成形体，制备出预设形状的预烧结成形体，其中：加热至180～200℃并保持10～30min，预烧结成形体的相对密度为50％～80％。
[0020]进一步地，对所述预烧结成形体在保护气氛下进行高温烧结，其中：烧结温度为1200
‑
1500℃，烧结时间为1～3h，真空度小于3.0
×
10
‑3Pa。
[0021]根据本专利技术的另一方面，提供一种锆钒铁吸气剂，该锆钒铁吸气剂采用上述的方法制备得到，所述锆钒铁吸气剂的抗压强度为18.5～24.3MPa。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有如下至少之一的有益效果：
[0023]1、本专利技术采用粉末3DP方法成形，并通过高温烧结成形体获得形状可控的高强度锆钒铁吸气剂材料，可以实现无模具制造，在提高产品质量的同时还降低了制备成本。
[0024]2、本专利技术基于粉末3DP技术成形工艺，可以实现具有复杂结构的高强度吸气剂材料的快速制造，同时满足用户的定制化制造，能够大大缩短产品开发周期。
附图说明
[0025]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0026]图1为本专利技术实施例中的基于3D打印的锆钒铁吸气剂的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0028]粉末3D打印(3DP)技术是一种利用微滴喷射、粉末粘结的3D打印方法。喷头在计算机控制下，按照当前分层截面的信息，在事先铺好的一层粉末材料上，有选择性地喷射粘结剂，使部分粉末粘结，形成一层截面薄层；一层成形完后，工作台下降一个层厚，进行下一层的铺粉，继而选区喷射粘结剂，成形薄层同时也会与已成形零件粘为一体；不断循环此过程，直至零件完成为止；该工艺能够实现复杂结构零件的单件以及小批量快速制造。
[0029]将粉末3DP技术用于锆钒铁材料的成形加工，可以大大缩短产品开发周期，降低成本，实现具有高强度的复杂结构的器件制造，并可根据用户的需求进行定制化生产，实现复杂造型成形，对于锆钒铁吸气剂材料在电真空领域实现更广泛的应用具有重要意义。
[0030]为此，本专利技术实施例提供一种基于3D打印的锆钒铁吸气剂的制备方法，该制备方法包括：
[0031]S1、提供球形锆钒铁合金粉末，球形粉末具有良好的流动性，易于成形；
[0032]S2、在计算机中建立所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印的锆钒铁吸气剂的制备方法，其特征在于，包括：提供球形锆钒铁合金粉末；建立所需粉末制品的三维模型，并对所述三维模型进行分层和数据处理得到模型文件，将所述模型文件导入粉末3DP成形设备中；将所述球形锆钒铁合金粉末铺设于粉末3DP成形设备的粉缸中形成铺制粉末，结合导入的所述模型文件，采用阵列式喷头在所述铺制粉末中选择性喷射粘结剂固化成形，多层叠加后加热成形的成形体，制备出预设形状的预烧结成形体；对所述预烧结成形体在保护气氛下进行高温烧结，得到与所述三维模型的结构对应的锆钒铁吸气剂。2.根据权利要求1所述的基于3D打印的锆钒铁吸气剂的制备方法，其特征在于，所述提供球形锆钒铁合金粉末，其中：采用气雾化法或等离子旋转电极法形成球形锆钒铁合金粉末。3.根据权利要求1所述的基于3D打印的锆钒铁吸气剂的制备方法，其特征在于，所述提供球形锆钒铁合金粉末，其中，以质量百分比计，所述球形锆钒铁合金粉末包括：锆72％
‑
77％、钒15％
‑
20％、铁3％
‑
8％。4.根据权利要求1所述的基于3D打印的锆钒铁吸气剂的制备方法，其特征在于，所述提供球形锆钒铁合金粉末，还包括：对球形锆钒铁粉末进行筛分，获得粒度范围为20～50μm的粉末。5.根据权利要求1所述的基于3D打印的锆钒铁吸气剂的制备方法，其特征在于，将所述球形锆钒铁合金粉末铺设于粉末3DP成形...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆亮亮，李飞，黄威，王思凯，韩丹，胡珊珊，
申请(专利权)人：上海交通大学包头材料研究院，
类型：发明
国别省市：