[发明专利]一种金属和高分子材料复合3D打印丝的制备方法

说明书

本发明公开一种金属和高分子材料复合3D打印丝的制备方法，涉及金属制造技术领域，基于现有的金属3D打印丝的韧性差的问题而提出的。本发明将高分子连接剂、石蜡、硬脂酸等成分按一定比例混合，通过密炼机将金属粉末和此配方充分混合均匀，通过调整高分子连接剂和金属粉末的比例来控制3D打印丝的的韧性，制得的复合材料后由单螺杆挤出拉丝，再经由打印‑脱胶‑烧结工艺制得金属成品。本发明的优点在于：本发明采用金属熔融沉积造型方法，可制得直径在1.75±0.02mm的3D打印丝；经试验验证，本发明制得的3D打印丝经熔融处理后得到的毛坯的断裂强力好、伸长率好，且经烧结后的烧结坯外表光滑无裂纹。

技术领域

本发明涉及金属制造技术领域，具体涉及一种金属和高分子材料复合3D打印丝的制备方法。

背景技术

现在“3D打印”非常流行，是一个大家热议的词汇。虽然3D打印是新概念，但并不是一个新技术，因为从上世纪八十年代开始，国内外各研究院所就已经开始研究，其专业术语里称为“快速成型”或“快速制造”(英文简称RP)现在也有人称之为“增材制造”，这个说法是从3D打印的特殊制造方式而提出来的。

目前金属3D打印主流方法有三维印刷工艺(3DP)、激光选区烧结/熔融(SLS/SLM)等。三维印刷工艺(3DP)即三维立体打印的技术，是利用普通打印机的原理，将打印机和计算机连接起来，把原料装入机身，通过计算机的控制，用激光注射器将原料一层一层累积起来，最后将计算机上的蓝图变成实物。激光选区烧结(SLS)工艺是利用各类粉末状材料成形的。将材料粉末铺洒在已成形原型或零件的上表面，并用平整辊压平；用高强度的CO₂激光器在刚铺的新层上扫描出成形件该层的截面；材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起，得到成形件的新截面层，并与下面已成形的部分连接；当一层截面烧结完成后，铺上新的一层材料粉末，压实后再有选择地烧结下层截面。用风机吹去浮贴在表面的粉末即可得到烧结原型或零件。但是，由于对多种金属及合金粉末材料的成形技术研究还不成熟，导致技术难度大，且制造成本高。

专利CN110273076A公开了一种金属3D打印用铝合金丝材的制备方法，其制备过程包括配料→压制成型→真空感应炉熔炼→合金浇铸→锻造→热轧→丝材拉拔→连续电解抛光清洗→热处理校直。该技术存在的问题如下：制备的金属3D打印丝的韧性差。

发明内容

本发明解决的技术问题在于解决现有的金属3D打印丝的韧性差的问题。

本发明是采用以下技术方案解决上述技术问题的：

本发明提供一种金属和高分子材料复合3D打印丝的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照质量比为8:1-40:7，将金属粉末和高分子连接剂置于密炼机中混合至应力稳定；

(2)按照质量比为10:3-16:3，依次将石蜡、硬脂酸加入密炼机中，混匀得到密炼材料；

(3)将步骤(2)中制备的密炼材料通过单螺杆挤出机挤出3D打印丝，收卷成品；

(4)将步骤(3)中制得的3D打印丝经过熔融3D打印设备挤出成型，制得毛坯；

(5)将步骤(4)中制得的毛坯放入烘箱中缓慢升温至400℃，保温至产品内部连接剂完全分解，获得高排坯；高排坯出炉后称重计算产品高排脱机率，产品失重部分为连接剂成分；

(6)将步骤(5)中制得的高排坯放入真空烧结炉，1360-1400℃下烧结2h，制得烧结坯；

(7)烧结坯经过后处理得合格产品。