一种SLS尼龙制件表面热蒸汽封闭处理设备及其使用方法与流程

本发明涉及一种选择性激光打印的工艺技术，尤其涉及一种sls尼龙制件表面热蒸汽封闭处理设备及其使用方法。

背景技术：

1、3d打印技术在逐层叠加时，在分层制造中会产生“台阶效应”，导致3d打印制件存在表面粗糙、力学性能较差等问题，以及sls成形制件表面存在少部分未烧结成形的粉末。

2、现有技术中，对sls制件的表面处理主要是化学处理方式，其中化学处理主要就是采用化学浸泡处理，即通过将零部件浸泡在有机溶液中，利用化学物质的特性在零部件表面引发反应。存在浸泡工艺难以控制，易破坏零部件原有的尺寸精度和复杂结构。

3、因此，目前需要一种表面封闭、耐缺口冲击、断裂伸长率高、外观美观的sls尼龙制件表面热蒸汽封闭处理设备及其使用方法。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种表面封闭、耐缺口冲击、断裂伸长率高、外观美观的sls尼龙制件表面热蒸汽封闭处理设备及其使用方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种sls尼龙制件表面热蒸汽封闭处理设备，该装置设置有气化部分、运输部分、处理部分和回收部分四个部分；其中

3、气化部分为外设电加热装置的处理液气化装置，所述处理液具体为六氟异丙醇，盛放在石英容器中，石英容器设置有出气端；

4、运输部分为外置加热装置的石英管，所述石英管的进气端与石英容器的出气端连通，出气端为4-5瓣开口呈花瓣样圆周均布的支管并联而成，石英管位于出气端靠前的位置设置有设置气体流量计的定流量通气阀，用于计量和控制出气量；花瓣样圆周均布的支管并联的出口位于处理部分内部，出口与处理部分内的处理区域相通，石英管与处理部分相接触的区域设置有密封装置；

5、处理部分包括工作区域和真空泵两部分；其中工作区域为圆柱形，圆柱形底部设置有沿圆周均布的3-6支螺旋可调支座，侧面设置有沿圆周均布的2-4片、3-5排导流片，所述导流片与圆周面呈30°-60°倾角、也与圆柱形的轴线呈30°-60°倾角；真空泵通过第一单向阀与工作区域联通；

6、工作区域圆柱形底部设置有与回收部分联通的通道，通道口设置有第二单向阀，工作区域通过第二单向阀与回收部分的冷凝回收装置连接。

7、采用上述设备进行的sls尼龙制件表面热蒸汽封闭处理方法，包括以下阶段：

8、s1：原料准备

9、①原材料准备：准备sls尼龙制件、足量六氟异丙醇；

10、s2：制件表面活化

11、①将阶段s1步骤①准备的sls尼龙制件置于处理部分中，通过螺旋可调支座将其固定在处理部分圆柱形的中心区域，然后采用真空泵将圆柱形内部抽真空至1×10-2pa-1×10-1pa；

12、②将阶段s1步骤①准备的六氟异丙醇装入处理液气化装置，然后加热至六氟异丙醇气化，同时加热石英管，控制气体温度65℃-70℃，气化后的气体六氟异丙醇通过外置定流量通气阀保持高热气化状态进入处理部分，通过定流量通气阀和冷凝回收装置一进一出控制处理部分圆柱形区域内的压力在0.2bar-0.3bar，持续8min-10min，获得表面活化制件；

13、s3：制件表面封闭处理

14、①通过提升处理液气化装置外加热装置的输出功率调节六氟异丙醇的蒸发量并提升石英管外加热装置的功率，使气态六氟异丙醇温度升至75℃-85℃，通过定流量通气阀和冷凝回收装置一进一出控制处理部分圆柱形区域内的压力在1bar-1.2bar，持续15min-25min，获得表面封闭制件；

15、②关闭所有装置，至表面封闭制件冷却至室温，所有装置内气态物质冷凝完毕，取出表面封闭制件并采用乙醇清洗干净再烘干，获得所需表面热蒸汽封闭处理后的sls尼龙制件。

16、与现有技术相比，本发明由于采用了以上技术方案，具有以下优点：

17、（1）本发明采用极性有机溶剂蒸汽平滑处理方法是通过在沸点加热溶剂形成溶剂蒸汽，均匀分布并完全覆盖在3d打印制件暴露面。在蒸汽与3d打印制件存在一定温度差的条件下，促使溶剂蒸汽与3d打印制件表面接触发生冷凝溶解。制件表面微观凸起和凹下部位受表面张力的影响，其溶解速率不一致。表面微观凸起的部位优先溶解，且溶解速率大于凹下部位。由于高分子与溶剂分子的尺寸相差悬殊，两者的分子运动差别较大，溶剂分子能较快地渗透进入凸起部分的高聚物。而高分子向溶剂的扩散非常慢，此时凸起的高聚物其溶解过程会经过两个阶段：先是溶剂分子渗入高聚物内部，使高聚物体积膨胀，即“溶胀”；然后高分子均匀分散在溶剂蒸汽中，溶剂分子对溶质分子相互产生作用力，此作用力大于高分子间分子的内聚力，形成完全溶解的分子分散的均匀体系。溶解后的液体受表面张力影响，有尽可能缩小的趋势，已溶解的凸起部分就会向下凹部分流动，冷凝凝固后会产生较为光滑平整的表面，表面孔隙减小，使sls尼龙制件表面颗粒堆积密度得到进一步提高，从而使sls尼龙制件的表面质量、力学性能及抗渗漏性得到提高。

18、（2）本发明针对聚合物3d打印技术的瓶颈问题，实测中以尼龙12sls制件为研究对象，开展聚合物sls制件表面封闭的关键技术研究，创新性地将冷烧结技术应用于聚合物3d打印，大幅提升聚合物3d打印制件综合性能，推动聚合物3d打印技术的应用和发展。由于本发明的原理是对聚酰胺通用的化学原理，因此理应适用于所有尼龙材料，与申请人曾申请的另一份专利相比，本发明工艺流程更简单，经济性和实用性更好。

19、（3）经实测，采用本发明的以尼龙12为原料的sls制件冷烧结后，断裂伸长率由2%提升至10%以上，无缺口冲击强度由3kj/m2提升至不低于5.4kj/m2，表面粗糙度由14μm降低至4μm以下。

20、（4）本发明从提高表面完整性和降低缺口敏感性的角度改良了sls制件断裂伸长率低、缺口冲击强度低、表面粗糙度高的问题，开发出了一种新型选择性激光打印的后处理技术，经本发明处理后的制件与常规的制件对比，获得的产品综合力学性能更好。

21、（5）在对本发明和常规技术制件进行宏观的比对分析，明显发现，采用本发明所述方法处理后的制件表面手感更为滑腻，且在相同环境下较长时间放置后相较于市售粉末更晚发生老化变黄现象。

22、因此，本发明具有表面封闭、耐缺口冲击、断裂伸长率高、外观美观的特性。

技术特征：

1.一种sls尼龙制件表面热蒸汽封闭处理设备，其特征在于：该装置设置有气化部分、运输部分、处理部分和回收部分四个部分；其中

2.一种与采用权利要求1所述设备进行的sls尼龙制件表面热蒸汽封闭处理方法，其特征在于包括以下阶段：

技术总结
本发明公开了一种SLS尼龙制件表面热蒸汽封闭处理设备及其使用方法，该装置设置有气化部分、运输部分、处理部分和回收部分四个部分；其中气化部分为外设电加热装置的处理液气化装置，所述处理液具体为六氟异丙醇；运输部分为外置加热装置的石英管，石英管的进气端为4‑5瓣开口呈花瓣样圆周均布的支管并联而成，并设置有定流量通气阀；处理部分包括工作区域和真空泵两部分；其中工作区域为圆柱形，圆柱形底部设置有螺旋可调支座，侧面设置有导流片，所述导流片与圆周面和圆柱形的轴线均呈30°‑60°倾角，工作区域与回收部分的冷凝回收装置连接。本发明处理后的SLS尼龙制件具有表面封闭、耐缺口冲击、断裂伸长率高、外观美观的特性。

技术研发人员：吴健,古文全,薛涛,孙茂银,高唯,金叶
受保护的技术使用者：贵州省冶金化工研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15