铜浆料挤出3D打印技术的成型和烧结工艺研究

发布时间：2017-05-24 17:21

  本文关键词：铜浆料挤出3D打印技术的成型和烧结工艺研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本课题主要研发了铜浆料的配制及其3D打印成型和烧结工艺,开发了新的金属3D打印技术并研究了材料成分和形貌对成型质量的影响。首先是对商业巧克力打印机进行改进来建立金属浆料3D打印试验设备,使其能够适合金属浆料的打印和成型;然后通过试验确定打印参数,配制适合打印的铜浆料;并对成型之后的样品进行脱蜡烧结,研究脱蜡工艺和烧结工艺中温度变化对烧结质量的影响。铜浆料是由铜粉和石蜡组成,通过调节石蜡与铜粉的配比来配制适合打印中流动挤出和挤出后的凝固成型的铜浆料,结果表明铜粉和石蜡的质量比在100:9时,浆料的流动性较好,粉末装载量最大,可以顺利的挤出成型。通过工艺参数试验来观察打印速度、挤出量、层厚等参数对挤出成型质量的影响,可以确定合适的参数来实现打印没有缺口、表面光滑的成型件,在没有支撑的情况下,最大打印倾角大概45°,打印机的成形精度为0.4mm。脱蜡是保证金属烧结质量的一个重要一环。通过热重分析实验和SEM分析,结合实际的烧结效果,研究并确定了合适的脱蜡温度和工艺。通过控制脱蜡温度和保温时间,得到形貌相对完好、没有缺陷的脱蜡件,石蜡的脱出率为98%。烧结工艺研究是通过改变加热温度、加热速度、保温时间等参数,来观察其对烧结成型质量的影响,确定了适合的烧结工艺来生成没有缺陷,形貌完好的烧结件,其致密度最高可以达到90%,硬度达到77.98Hv;将2μm和0.5μm颗粒的铜粉进行混合配比的实验结果表明,在合适的烧结条件下,当2μm和0.5μm颗粒的铜粉比例为9:1时,收缩比、烧失比等最小,烧失比只有5.11%,烧结质量最好,成形尺寸比较容易控制。
【关键词】：铜浆料 3D打印 打印参数 成型 脱蜡 烧结
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF124;TP391.73
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-25
• 1.1 3D打印技术简介10-16
• 1.1.1 金属 3D打印技术10-11
• 1.1.2 金属 3D打印技术特点11-12
• 1.1.3 金属 3D打印技术在珠宝首饰上的发展和应用12-15
• 1.1.4 浆料挤出 3D打印技术15-16
• 1.2 浆料 3D打印技术16-21
• 1.2.1 实验流程16-17
• 1.2.2 粘接剂的选择17-18
• 1.2.3 脱脂工艺18-20
• 1.2.4 烧结工艺20-21
• 1.3 浆料挤出 3D打印技术的机遇和挑战21-23
• 1.4 本课题研究的目的及其主要内容23-25
• 第二章 铜浆料的制备工艺研究25-33
• 2.1 引言25-28
• 2.1.1 临界粉末装载量25-27
• 2.1.2 理论粉末装载量的计算27-28
• 2.2 实验过程28-30
• 2.2.1 实验材料28-29
• 2.2.2 粘接剂的特点29
• 2.2.3 实验方法29-30
• 2.3 结果与讨论30-32
• 2.3.1 石蜡的热力学性质分析30-31
• 2.3.2 不同配比对铜浆料的性能影响31-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 铜浆料成型工艺优化研究33-44
• 3.1 实验过程33-37
• 3.1.1 浆料打印机介绍及其改进33-35
• 3.1.2 试样的制备35
• 3.1.3 打印参数设计35-37
• 3.2 结果与讨论37-43
• 3.2.1 挤出量对成型质量的影响37-38
• 3.2.2 不同层高的对打印成型质量的影响38-39
• 3.2.3 回抽值的大小对打印成型质量的影响39
• 3.2.4 打印速度和成型精度的研究39-43
• 3.3 本章小结43-44
• 第四章 铜浆料脱蜡工艺研究44-56
• 4.1 脱蜡实验过程45-47
• 4.1.1 原料及试样的制备45
• 4.1.2 脱蜡实验工艺设计45-46
• 4.1.3 脱蜡气氛的选择46
• 4.1.4 材料分析测试方法46-47
• 4.2 实验结果与讨论47-53
• 4.2.1 脱蜡工艺过程分析47-50
• 4.2.2 脱蜡温度对试样烧失比的影响50
• 4.2.3 脱蜡温度对试样体积变化的影响50-51
• 4.2.4 脱蜡温度对试样微观形貌的影响51-52
• 4.2.5 脱蜡后材料组织性能分析52-53
• 4.3 脱蜡缺陷的产生及避免53-54
• 4.4 本章小结54-56
• 第五章 烧结及后处理工艺研究56-70
• 5.1 烧结实验过程56-60
• 5.1.1 实验材料56-57
• 5.1.2 试样的制备57
• 5.1.3 不同温度下烧结工艺设计57
• 5.1.4 烧结工艺试样设计57-58
• 5.1.5 不同颗粒的配比的理论计算和配比设计58-59
• 5.1.6 材料测试方法59-60
• 5.2 实验结果及分析60-68
• 5.2.1 烧结工艺研究60-64
• 5.2.2 不同颗粒大小配比对烧结质量的影响64-67
• 5.2.3 烧结成型机理分析研究67-68
• 5.3 本章小结68-70
• 第六章 结论70-72
• 参考文献72-75
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文75-76
• 致谢76-77

【参考文献】

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