一种选择性激光烧结成型超高分子量聚乙烯的热处理方法
1.本发明涉及一种选择性激光烧结的超高分子量聚乙烯材料的热处理方法，具体是一种对超高分子量聚乙烯(uhmwpe)零件进行热处理时充入无、无味、无毒的保护气体的工艺方法，保证uhmwpe零件在热处理过程中不发生氧化、燃烧，且热处理过程对生态环境没有严重污染，属于热处理技术领域。
背景技术：
2.选择性激光烧结(sls)是20世纪80年代后期发展的先进快速原型制造技术之一。该技术集计算机技术、数控技术、激光技术以及材料加工技术于一体，是近20年来制造技术领域的一次重大突破。选择性激光烧结技术应用的材料范围极为广泛，适用于原型功能零件和模具的制造，可加工有机聚合物、石蜡、金属、陶瓷等工件。
3.超高分子量聚乙烯(uhmwpe)，即80万分子量以上的聚乙烯具作为一种性能优异的热塑性工程塑料，不仅具有良好的耐磨性、自润滑性和抗冲击性，而且具有良好的生物相容性，广泛应用于电器、化工、航空、航天、机械及生物医学等领域。uhmwpe具有如此优异的机械性能的原因在于其超高分子量，同时，超高分子量导致其熔融粘度太大，加工极其困难，通常，uhmwpe只能通过模压成型、高温烧结和机加工进行加工。借助sls工艺可以实现成型复杂构型的uhmwpe零件，有利于uhmwpe制品的广泛应用。
4.然而，选择性激光烧结工艺中的粉末是在不完全熔化的状态下烧结成块，导致加工的uhmwpe零件表面质量较差及内部疏松多孔，致使uhmwpe零件力学性能远低于传统加工方式成型的uhmwpe零件；为了提高sls工艺成型的uhmwpe零件的力学性能，为开发性能优良的高端uhmwpe产品提供热处理方法。
技术实现要素：
5.本发明解决的技术问题是：克服现有sls工艺的不足，提出一种环境友好型uhmwpe零件热处理方法，使用环境友好型保护介质以消除对环境、人员、设备的负面影响，改善uhmwpe零件的力学性能。
6.一种选择性激光烧结成型超高分子量聚乙烯的热处理方法，具体步骤包括：s1将sls工艺成型的uhmwpe零件放置在特氟龙模具内，放入真空气氛炉内，关闭炉盖；
7.s2使用真空泵将真空气氛炉内空气抽出，保证炉膛内真空度≤0.05mpa；
8.s3充入保护气体，待炉内气压达到-0.01mpa～0mpa时关闭进气阀门，防止热处理过程中uhmwpe零件发生氧化；
9.s4设置热处理的加热温度为150℃～200℃、升温速率3℃/min～10℃/min、保温时间为10min～240min，对uhmwpe零件进行热处理；
10.s5保温时间结束后，保温时间结束后，随炉冷却至室温后将uhmwpe零件取出。
11.进一步的，特氟龙模具与模型表面形状相配合，间隙≤0.2mm。
13.进一步的，保护气体至炉内气压在0.05mpa～0.01mpa之间，加热至工艺要求温度
后，炉内气压在0.01mpa～0.1mpa之间。
14.进一步的，保护气体为氮气或氩气。
15.进一步的，向炉膛内充保护气体时，充至0.01mpa，随着炉温上升，气体发生膨胀，使加热炉内变为0mpa以上。
16.本发明的有益效果是：
17.(1)本发明将sls工艺成型的uhmwpe零件放置在特氟龙模具内，有效避免热处理过程中uhmwpe零件与模具粘连而导致无法取出的情况；；
18.(2)本发明使用氮气、氩气等气体对uhmwpe的热处理过程进行保护，在热处理过程中不发生氧化、燃烧，且热处理过程对生态环境没有严重污染；
19.(3)本发明所使用的热处理方法，向炉膛内充保护气体时，充至-0.01mpa，随着炉温上升，气体发生膨胀，使加热炉内变为0mpa以上，防止空气进入加热炉内部，本方法所使用的保护气体较少，可有效节省工艺成本；
20.(4)使用本发明所使用的热处理方法对sls成型的uhmwpe零件进行热处理后，能够明显改善uhmwpe零件的力学性能，发挥uhmwpe材料原有的化学稳定性、耐低温性等特性有利于sls成型uhmwpe制品的广泛应用。
附图说明
21.图1为本发明方法的流程图；
具体实施方式
22.下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
23.一种选择性激光烧结的超高分子量聚乙烯材料的热处理方法，具体步骤包括：s1将sls工艺成型的uhmwpe零件放置在特氟龙模具内，放入真空气氛炉内，关闭炉盖；
24.s2使用真空泵将真空气氛炉内空气抽出，保证炉膛内真空度≤0.05mpa；
25.s3充入保护气体，待炉内气压达到-0.01mpa～0mpa时关闭进气阀门，防止热处理过程中uhmwpe零件发生氧化；
26.s4设置热处理的加热温度为150℃～200℃、升温速率3℃/min～10℃/min、保温时间为10min～240min，对uhmwpe零件进行热处理；
27.s5保温时间结束后，保温时间结束后，随炉冷却至室温后将uhmwpe零件取出。
29.保护气体至炉内气压在0.05mpa～0.01mpa之间，加热至工艺要求温度后，炉内气压在-0.01mpa～0.01mpa之间。
30.保护气体为氮气或氩气。
31.向炉膛内充保护气体时，充至0.01mpa，随着炉温上升，气体发生膨胀，使炉膛内变为0mpa以上。
32.实施例
33.一种选择性激光烧结的超高分子量聚乙烯材料的热处理方法，流程如图1所示，具体步骤包括：
34.将sls工艺成型的uhmwpe零件放置在特氟龙模具内，放入真空气氛炉内，关闭炉
盖；
35.运行真空泵，打开真空泵与真空气氛炉之间的通气阀门，开始抽真空，将炉膛内空气抽出，观察压力表示数，保证炉膛内真空度0.05mpa，关闭真空泵与加热炉之间的通气阀门，停止真空泵的运行；
36.打开气瓶上的阀门，向真空气氛炉的炉膛内充入氮气或氩气作为保护气体，待炉内气压达到-0.01mpa时关闭气瓶上的阀门，停止充气；
37.设置热处理的加热温度为200℃、升温速率5℃/min、保温时间为120min，点击运行按钮开始加热，随着温度升高，炉内气压变为0mpa以上；
38.保温时间结束后，随炉冷却至室温后将uhmwpe零件取出。
39.本发明将sls工艺成型的uhmwpe零件放置在特氟龙模具内，有效避免热处理过程中uhmwpe零件与模具粘连而导致无法取出的情况。
40.本发明使用氮气、氩气等气体对uhmwpe的热处理过程进行保护，在热处理过程中不发生氧化、燃烧，且热处理过程对生态环境没有严重污染。
41.本发明所使用的热处理方法，向炉膛内充保护气体时，充至-0.01mpa，随着炉温上升，气体发生膨胀，使加热炉内变为0mpa以上，防止空气进入加热炉内部，本方法所使用的保护气体较少，可有效节省工艺成本。
42.使用本发明所使用的热处理方法对sls成型的uhmwpe零件进行热处理后，能够明显改善uhmwpe零件的力学性能，发挥uhmwpe材料原有的化学稳定性、耐低温性等特性有利于sls成型uhmwpe制品的广泛应用。本发明避免材料与氧气反应导致老化、发黄现象的发生。
43.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种选择性激光烧结成型超高分子量聚乙烯材料的热处理方法，其特征在于具体步骤包括：s1将sls工艺成型的uhmwpe零件放置在特氟龙模具内，放入真空气氛炉内，关闭炉盖；s2使用真空泵将真空气氛炉内空气抽出，保证炉膛内真空度≤-0.05mpa；s3充入保护气体，待炉内气压达到-0.01mpa～0mpa时关闭进气阀门，防止热处理过程中uhmwpe零件发生氧化；s4设置热处理的加热温度为170℃～240℃、升温速率3℃/min～10℃/min、保温时间为10min～240min，对uhmwpe零件进行热处理；s5保温时间结束后，保温时间结束后，随炉冷却至室温后将uhmwpe零件取出。2.如权利要求1所述的一种选择性激光烧结成型尼龙材料的热处理方法，其特征在于：所述特氟龙模具与模型表面形状相配合，间隙≤0.2mm。3.如权利要求1所述的一种选择性激光烧结成型尼龙材料的热处理方法，其特征在于：所述保护气体为氩气或氮气。4.如权利要求1所述的一种选择性激光烧结成型尼龙材料的热处理方法，其特征在于：所述保护气体至炉内气压在-0.05mpa～-0.01mpa之间，加热至工艺要求温度后，炉内气压在0.01mpa～0.1mpa之间。5.根据权利要求1所述的一种选择性激光烧结成型尼龙材料的热处理方法，其特征在于，向加热炉内充保护气体时，充至-0.01mpa，随着炉温上升，气体发生膨胀，使炉膛内变为0mpa以上。
技术总结
本发明公开了一种选择性激光烧结成型超高分子量聚乙烯的热处理方法。将超高分子量聚乙烯UHMWPE零件放置在特氟龙模具中，向真空气氛炉内通入保护气体后，对UHMWPE零件进行热处理。本发明所使用的热处理方法对UHMWPE零件进行热处理后，能够明显改善UHMWPE零件的力学性能，有利于UHMWPE制品的更广泛应用。有利于UHMWPE制品的更广泛应用。有利于UHMWPE制品的更广泛应用。
