[发明专利]打印金属、陶瓷制品的金属、陶瓷粉末与聚合物混融材料及聚合物在成型品中的脱除方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用三维打印技术打印金属、陶瓷及其复（混）合粉末与高分子粘结剂混融材料制品，再经脱除高分子粘结剂、烧结，获得金属、陶瓷及其复合材质制品的制造方法。

背景技术

三维打印（3D制造）是当前最热门的新型制造技术，有人认为其重要性不亚于1977年个人计算机和1990年网页浏览器，被称为第三次工业革命。因其不需要模具，主要适用于小批量（甚至单件）、形状复杂产品的快速制造。其核心技术主要集中在装备和材料两个方面。目前使用的材料主要有光固化性ABS类树脂、石膏粉及其粘结剂、用于激光烧结的金属粉末（品种很少）。ABS类树脂、石膏粉制品，只能作为概念和装饰用品，工业及生活实用价值不大，激光烧结金属粉末，也只有钛合金等少数几种适用；上述用于打印的材料价格昂贵。这些因素都限制了3D制造的快速发展和产业化进程。

所以，开发普遍适用且材料来源广、价格低的3D制造材料，是3D制造发展的重要方面。

发明内容

本发明的金属、陶瓷及其复（混）合粉末与高分子粘结剂混融材料，包括金属、陶瓷及其复（混）合粉末的材质体系和两种或两种以上高分子粘结剂组成的粘合剂体系两类材料。

任一种混融材料中采用何种金属、陶瓷及其复（混）合粉末，由所制造的目标产品规定的材质决定（以下称材质组份）。包括：一种金属粉末或多种金属粉末的混合物，比如铁粉、钴粉、钼粉、铬粉、铌粉、镍粉、锰粉、钨粉、铜粉、铝粉等等及其两种或两种以上不同比例粉末的混合物；多种金属的合金粉末，比如不同牌号的不锈钢粉末、低合金粉末；陶瓷粉末，包括：氧化物陶瓷，比如氧化锆、氧化铝等，氮化物陶瓷，比如氮化硅、氮化铝等，碳化物陶瓷，比如碳化硅等；金属陶瓷复（混）合材料，比如铁镀氧化铝、铁镀氧化锆，镍镀氧化铝、镍镀氧化锆等。

所选用的高分子粘结剂，根据脱除方法的不同，分为如下三类：

一、可通过加热脱除的不同熔融、分解温度的两种及两种以上高分子材料，其中可以在较低 熔融分解温度脱除的为主要成分，在较高熔融分解温度脱除的为辅助成分，以及分散剂、增塑剂等助剂成分。

所述在较低熔融分解温度脱除的主要成分高分子粘结剂包括：石蜡、巴西棕榈蜡、聚甲醛、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、SAN树脂、ABS树脂等的一种或一种以上组成。

所述在较高熔融分解温度脱除的辅助成分高分子粘结剂包括：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等聚烯烃类材料，聚乙烯缩丁醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、尼龙等等。

所述分散剂、增塑剂等助剂包括：硬脂酸、聚异丁烯、聚异丁烯胺、聚异丁烯基丁二酰亚胺、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡等。

二、可在较低温度水解脱除主要成分，再经过较高温度热脱除辅助成分，以及分散剂、增塑剂等助剂组成分。

所述较低温度水解脱除的主要成分高分子材料包括：己内酰胺（CPL）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇甲谜醋酸酯、2-吡咯烷酮、聚对苯二甲酸丁二醇酯等，优选己内酰胺（CPL）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）等品种。

所述较高熔融分解温度脱除的辅助成分高分子材料包括：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等聚烯烃类材料，聚乙烯缩丁醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、尼龙等等，优选聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等品种。

所述分散剂、增塑剂等助剂包括：硬脂酸、聚异丁烯、聚异丁烯胺、聚异丁烯基丁二酰亚胺聚乙烯蜡、聚丙烯蜡等。

三、可在较低温度下酸催化脱除主要成分，再经过较高温度熔融分解脱除辅助成分，以及分散剂、增塑剂等助剂组成分。

所述在较低温度下酸催化脱除的主要成分高分子材料包括：聚甲醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙基纤维素、醋酸纤维、羟丙基纤维素、低氮硝化纤维素、乙烯-丁烯纤维素等。

所述在较高熔融分解温度脱除的辅助成分高分子材料包括：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等聚烯烃类材料，聚乙烯缩丁醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、尼龙等等，优选聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等品种。

所述分散剂、增塑剂等助剂包括：硬脂酸、聚异丁烯、聚异丁烯胺、聚异丁烯基丁二酰亚胺聚乙烯蜡、聚丙烯蜡等。

本发明所述混融材料中材质组份与高分子材料体系组份的体积组成：材质组份占40- 70%，高分子粘结剂体系组份占60-30%。