[发明专利]一种3D打印用金属喂料、线材及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种3D打印用金属喂料、线材及其制备方法和应用，包括为任意金属材料的金属粉末以及用于包裹金属粉末用的包裹剂，所述包裹剂包裹金属粉末后其制作成颗粒状。本发明将粉末注射成型技术与3D打印技术结合，可以快速打印制作出复杂的产品，缩短开发流程，实现量产普及化，具有良好的经济效益和广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，具体涉及一种3D打印用金属喂料、线材及其制备方法和应用。

背景技术

3D打印技术最早出现于20世纪，近年来以其巨大的应用潜力正成为一个世界性研究热点。3D打印存在很多不同的技术，如熔融沉积法、选择性激光烧结法、光固化法、叠层法等。在这些方法中，熔融沉积法是应用最广泛的3D打印技术，其基本原理为：将热熔性线材加热至熔融状态，通过喷头使之挤喷涂覆在已固化的材料层上，自上而下逐层叠加并固化成型。目前，FDM工艺中常用的材料为热塑性塑料材料，如ABS、PLA等，这些材料通常不具有导电性，只能制作塑料模型或者零件，因而限制了这种打印技术的推广。

金属材料的3D打印技术作为3D打印制造体系中最为前沿且最有工程应用潜力的技术，是加快发展智能制造新技术、新装备的重点发展方向之一。其中，专用金属打印材料、工艺技术水平与制造装备及核心器件的创新研发和成果转化是发展3D打印先进制造技术的关键技术节点。目前可用于3D印的金属材料主要为高熔点金属粉末，以激光或高能电子束作为加工热源，需要功率调控、送粉机构、高真空或惰性气体保护等配套装置。与传统加工方法相比，现有金属3D打印技术虽极具优势，但仍存在成形温度高、能源消耗大、金属液固相变过程复杂、工艺影响因素多、设备维护费用昂贵等缺陷，且无法顾及与非金属材料在熔点温度上的巨大差异，难以用于直接打印终端功能性器件，特别是含有电子功能的器件制造，仍需要另外安装电路板、布线及组装电子元件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是一种3D打印用金属喂料、线材及其制备方法和应用，将金属粉末制作成颗粒状再用颗粒喂料用拉线机生产成线材，可以有效的解决现有技术中因喂料形态而导致的原料浪费、设备复杂昂贵、精度不足等问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种3D打印用金属喂料，包括为任意金属材料的金属粉末以及用于包裹金属粉末用的包裹剂，所述包裹剂包裹金属粉末后其制作成颗粒状。

作为优选的技术方案，按体积百分含量计,所述喂料由以下组分组成：5％-85％金属粉体，15-88％包裹剂；

作为优选的技术方案，所述包裹剂为高分子粘结剂。

作为优选的技术方案，所述高分子粘结剂为塑基粘结剂或蜡基粘结剂。

一种金属喂料制备而成的线材，将颗粒状的金属喂料用拉线机生产成线材。

一种3D打印用金属喂料的制备方法：

1)将配方量的金属粉体和高分子粘结剂进行混炼，使高分子粘结剂包裹在金属粉体的外部；

2)将1)中经高分子粘结剂包裹的金属粉体挤出成颗粒状，冷却后得到颗粒状的金属喂料，颗粒之间的直径大小为任意大小。

作为优选的技术方案，混炼时的温度为100度到220度之间，优选为200度，混炼的时间为2-4小时，优选为3小时，使得高分子粘结剂充分包裹金属粉末。

一种金属喂料的应用，其特征在于：

S1、将颗粒状喂料制成的线材进行卷绕成任意所需要的形状后，将其加入到3D打印机中；

S2、利用3D打印机打印出预设形状的生坯，再对打印出来的生坯进行脱脂、烧结，并得到烧结件；

S3、对S2中所得的烧结件进行后续处理。

作为优选的技术方案，S2中，烧结的时间为2-3h。