一種選擇性激光燒結成型超高分子量聚乙烯的熱處理方法
1.本發明涉及一種選擇性激光燒結的超高分子量聚乙烯材料的熱處理方法，具體是一種對超高分子量聚乙烯(uhmwpe)零件進行熱處理時充入無、無味、無毒的保護氣體的工藝方法，保證uhmwpe零件在熱處理過程中不發生氧化、燃燒，且熱處理過程對生態環境沒有嚴重污染，屬于熱處理技術領域。
背景技術：
2.選擇性激光燒結(sls)是20世紀80年代后期發展的先進快速原型制造技術之一。該技術集計算機技術、數控技術、激光技術以及材料加工技術于一體，是近20年來制造技術領域的一次重大突破。選擇性激光燒結技術應用的材料范圍極為廣泛，適用于原型功能零件和模具的制造，可加工有機聚合物、石蠟、金屬、陶瓷等工件。
3.超高分子量聚乙烯(uhmwpe)，即80萬分子量以上的聚乙烯具作為一種性能優異的熱塑性工程塑料，不僅具有良好的耐磨性、自潤滑性和抗沖擊性，而且具有良好的生物相容性，廣泛應用于電器、化工、航空、航天、機械及生物醫學等領域。uhmwpe具有如此優異的機械性能的原因在于其超高分子量，同時，超高分子量導致其熔融粘度太大，加工極其困難，通常，uhmwpe只能通過模壓成型、高溫燒結和機加工進行加工。借助sls工藝可以實現成型復雜構型的uhmwpe零件，有利于uhmwpe制品的廣泛應用。
4.然而，選擇性激光燒結工藝中的粉末是在不完全熔化的狀態下燒結成塊，導致加工的uhmwpe零件表面質量較差及內部疏松多孔，致使uhmwpe零件力學性能遠低于傳統加工方式成型的uhmwpe零件；為了提高sls工藝成型的uhmwpe零件的力學性能，為開發性能優良的高端uhmwpe產品提供熱處理方法。
技術實現要素：
5.本發明解決的技術問題是：克服現有sls工藝的不足，提出一種環境友好型uhmwpe零件熱處理方法，使用環境友好型保護介質以消除對環境、人員、設備的負面影響，改善uhmwpe零件的力學性能。
6.一種選擇性激光燒結成型超高分子量聚乙烯的熱處理方法，具體步驟包括：s1將sls工藝成型的uhmwpe零件放置在特氟龍模具內，放入真空氣氛爐內，關閉爐蓋；
7.s2使用真空泵將真空氣氛爐內空氣抽出，保證爐膛內真空度≤0.05mpa；
8.s3充入保護氣體，待爐內氣壓達到-0.01mpa～0mpa時關閉進氣閥門，防止熱處理過程中uhmwpe零件發生氧化；
9.s4設置熱處理的加熱溫度為150℃～200℃、升溫速率3℃/min～10℃/min、保溫時間為10min～240min，對uhmwpe零件進行熱處理；
10.s5保溫時間結束后，保溫時間結束后，隨爐冷卻至室溫后將uhmwpe零件取出。
11.進一步的，特氟龍模具與模型表面形狀相配合，間隙≤0.2mm。
13.進一步的，保護氣體至爐內氣壓在0.05mpa～0.01mpa之間，加熱至工藝要求溫度
后，爐內氣壓在0.01mpa～0.1mpa之間。
14.進一步的，保護氣體為氮氣或氬氣。
15.進一步的，向爐膛內充保護氣體時，充至0.01mpa，隨著爐溫上升，氣體發生膨脹，使加熱爐內變為0mpa以上。
16.本發明的有益效果是：
17.(1)本發明將sls工藝成型的uhmwpe零件放置在特氟龍模具內，有效避免熱處理過程中uhmwpe零件與模具粘連而導致無法取出的情況；；
18.(2)本發明使用氮氣、氬氣等氣體對uhmwpe的熱處理過程進行保護，在熱處理過程中不發生氧化、燃燒，且熱處理過程對生態環境沒有嚴重污染；
19.(3)本發明所使用的熱處理方法，向爐膛內充保護氣體時，充至-0.01mpa，隨著爐溫上升，氣體發生膨脹，使加熱爐內變為0mpa以上，防止空氣進入加熱爐內部，本方法所使用的保護氣體較少，可有效節省工藝成本；
20.(4)使用本發明所使用的熱處理方法對sls成型的uhmwpe零件進行熱處理后，能夠明顯改善uhmwpe零件的力學性能，發揮uhmwpe材料原有的化學穩定性、耐低溫性等特性有利于sls成型uhmwpe制品的廣泛應用。
附圖說明
21.圖1為本發明方法的流程圖；
具體實施方式
22.下面結合具體實施例對本發明進行詳細描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應對本發明的保護范圍有任何的限制作用。
23.一種選擇性激光燒結的超高分子量聚乙烯材料的熱處理方法，具體步驟包括：s1將sls工藝成型的uhmwpe零件放置在特氟龍模具內，放入真空氣氛爐內，關閉爐蓋；
24.s2使用真空泵將真空氣氛爐內空氣抽出，保證爐膛內真空度≤0.05mpa；
25.s3充入保護氣體，待爐內氣壓達到-0.01mpa～0mpa時關閉進氣閥門，防止熱處理過程中uhmwpe零件發生氧化；
26.s4設置熱處理的加熱溫度為150℃～200℃、升溫速率3℃/min～10℃/min、保溫時間為10min～240min，對uhmwpe零件進行熱處理；
27.s5保溫時間結束后，保溫時間結束后，隨爐冷卻至室溫后將uhmwpe零件取出。
29.保護氣體至爐內氣壓在0.05mpa～0.01mpa之間，加熱至工藝要求溫度后，爐內氣壓在-0.01mpa～0.01mpa之間。
30.保護氣體為氮氣或氬氣。
31.向爐膛內充保護氣體時，充至0.01mpa，隨著爐溫上升，氣體發生膨脹，使爐膛內變為0mpa以上。
32.實施例
33.一種選擇性激光燒結的超高分子量聚乙烯材料的熱處理方法，流程如圖1所示，具體步驟包括：
34.將sls工藝成型的uhmwpe零件放置在特氟龍模具內，放入真空氣氛爐內，關閉爐
蓋；
35.運行真空泵，打開真空泵與真空氣氛爐之間的通氣閥門，開始抽真空，將爐膛內空氣抽出，觀察壓力表示數，保證爐膛內真空度0.05mpa，關閉真空泵與加熱爐之間的通氣閥門，停止真空泵的運行；
36.打開氣瓶上的閥門，向真空氣氛爐的爐膛內充入氮氣或氬氣作為保護氣體，待爐內氣壓達到-0.01mpa時關閉氣瓶上的閥門，停止充氣；
37.設置熱處理的加熱溫度為200℃、升溫速率5℃/min、保溫時間為120min，點擊運行按鈕開始加熱，隨著溫度升高，爐內氣壓變為0mpa以上；
38.保溫時間結束后，隨爐冷卻至室溫后將uhmwpe零件取出。
39.本發明將sls工藝成型的uhmwpe零件放置在特氟龍模具內，有效避免熱處理過程中uhmwpe零件與模具粘連而導致無法取出的情況。
40.本發明使用氮氣、氬氣等氣體對uhmwpe的熱處理過程進行保護，在熱處理過程中不發生氧化、燃燒，且熱處理過程對生態環境沒有嚴重污染。
41.本發明所使用的熱處理方法，向爐膛內充保護氣體時，充至-0.01mpa，隨著爐溫上升，氣體發生膨脹，使加熱爐內變為0mpa以上，防止空氣進入加熱爐內部，本方法所使用的保護氣體較少，可有效節省工藝成本。
42.使用本發明所使用的熱處理方法對sls成型的uhmwpe零件進行熱處理后，能夠明顯改善uhmwpe零件的力學性能，發揮uhmwpe材料原有的化學穩定性、耐低溫性等特性有利于sls成型uhmwpe制品的廣泛應用。本發明避免材料與氧氣反應導致老化、發黃現象的發生。
43.以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
技術特征：
1.一種選擇性激光燒結成型超高分子量聚乙烯材料的熱處理方法，其特征在于具體步驟包括：s1將sls工藝成型的uhmwpe零件放置在特氟龍模具內，放入真空氣氛爐內，關閉爐蓋；s2使用真空泵將真空氣氛爐內空氣抽出，保證爐膛內真空度≤-0.05mpa；s3充入保護氣體，待爐內氣壓達到-0.01mpa～0mpa時關閉進氣閥門，防止熱處理過程中uhmwpe零件發生氧化；s4設置熱處理的加熱溫度為170℃～240℃、升溫速率3℃/min～10℃/min、保溫時間為10min～240min，對uhmwpe零件進行熱處理；s5保溫時間結束后，保溫時間結束后，隨爐冷卻至室溫后將uhmwpe零件取出。2.如權利要求1所述的一種選擇性激光燒結成型尼龍材料的熱處理方法，其特征在于：所述特氟龍模具與模型表面形狀相配合，間隙≤0.2mm。3.如權利要求1所述的一種選擇性激光燒結成型尼龍材料的熱處理方法，其特征在于：所述保護氣體為氬氣或氮氣。4.如權利要求1所述的一種選擇性激光燒結成型尼龍材料的熱處理方法，其特征在于：所述保護氣體至爐內氣壓在-0.05mpa～-0.01mpa之間，加熱至工藝要求溫度后，爐內氣壓在0.01mpa～0.1mpa之間。5.根據權利要求1所述的一種選擇性激光燒結成型尼龍材料的熱處理方法，其特征在于，向加熱爐內充保護氣體時，充至-0.01mpa，隨著爐溫上升，氣體發生膨脹，使爐膛內變為0mpa以上。
技術總結
本發明公開了一種選擇性激光燒結成型超高分子量聚乙烯的熱處理方法。將超高分子量聚乙烯UHMWPE零件放置在特氟龍模具中，向真空氣氛爐內通入保護氣體后，對UHMWPE零件進行熱處理。本發明所使用的熱處理方法對UHMWPE零件進行熱處理后，能夠明顯改善UHMWPE零件的力學性能，有利于UHMWPE制品的更廣泛應用。有利于UHMWPE制品的更廣泛應用。有利于UHMWPE制品的更廣泛應用。
