[发明专利]用于增材制造的包含逃逸性金属前体的粘合剂溶液

说明书

粘合剂溶液(36)包含逃逸性金属前体(36a)、热塑性粘合剂(36b)和溶剂。逃逸性金属前体(36a)可包含碱土金属、过渡金属、后过渡金属、非金属、稀土金属或它们的组合。逃逸性金属前体(36a)可包含盐，如羧酸盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、甲酸盐、氯化物、卤化物、它们的衍生物及组合。制造零件的方法(10)包括：在工作表面(32)上沉积颗粒材料(24)的层(22)；将粘合剂溶液(36)以呈现零件层的图案选择性施加到颗粒材料(24)的层(22)；重复沉积和选择性施加步骤，形成施加有粘合剂溶液(36)的多层(22)颗粒材料(24)；固化施加有粘合剂溶液(36)的多层(22)颗粒材料(24)中施加的粘合剂溶液(36)，使溶剂蒸发，从而形成生坯零件(60)。

相关申请的交叉引用

本说明书要求于2020年5月26日提交的名称为“用于增材制造的包含逃逸性金属前体的粘合剂溶液”的美国临时申请序列号63/029,957的权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本说明书涉及增材制造。更具体地，本说明书针对用于增材制造的包含逃逸性金属前体(fugitive metal precursor)的粘合剂溶液。

背景技术

增材制造，也称为3D打印，是一种将材料逐层堆积以形成物体的过程。粘结剂喷射是一种增材制造技术，基于使用粘结剂将粉末的颗粒连接起来以形成三维物体。尤其在一些打印尺寸中，将粘合剂喷射到粉末的连续层上，其中粉末和粘合剂的层彼此粘附以形成三维物体。在某些应用中，打印的零件适用于最终用途。

在其他应用中，可能需要后续处理(例如去除粘结剂和烧结粉末)来将打印的三维零件转变成成品零件。因此，希望打印的零件具有适当的生坯强度(green strength)以进行处理(例如，转移，检查，脱粉)，并具有适当的棕坯强度(brown strength)以使脱脂/烧结过程中的变形最小。但是，先前可用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂溶液不能提供足够的烧结强度来防止在后打印(post-printing)过程中打印的零件的变形和损坏。

因此，需要替代的粘合剂溶液，其可以保持生坯强度并在后打印过程中为打印的零件提供更好的棕坯强度。

发明内容

本文公开的粘合剂溶液的各种实施方案通过包含逃逸性金属前体满足了这些需求，所述逃逸性金属前体填充空隙，并在烧结颗粒材料之前为粉末层的颗粒之间提供接触和桥接，从而提高了打印零件的棕坯强度和整体刚度。增加制品的密度可减少收缩率并提高打印零件的强度，从而减少龟裂和变形。

根据第一方面A1，粘合剂溶液可以包含：以粘合剂溶液的总重量为基准计，大于或等于0.5wt％且小于或等于40wt％的逃逸性金属前体；热塑性粘合剂，其包含一个以上热塑性聚合物链；以及溶剂，其中所述逃逸性金属前体和所述热塑性粘合剂溶解在所述溶剂中。

第二方面A2包括根据第一方面A1的粘合剂溶液，其中所述粘合剂溶液包含：以粘合剂溶液的总重量为基准计，大于或等于1wt％且小于或等于20wt％的逃逸性金属前体。

第三方面A3包括根据第一方面A1或第二方面A2的粘合剂溶液，其中所述逃逸性金属前体选自碱土金属、过渡金属、后过渡金属(post-transition metal)、非金属(metalloid)、稀土金属及它们的组合。

第四方面A4包括根据第一方面至第三方面A1-A3中任一项的粘合剂溶液，其中，逃逸性金属前体包含有机金属化合物，所述有机金属化合物包括二茂铁、二茂钴、五羰基铁或它们的组合。

第五方面A5包括根据第一方面至第四方面A1-A4中任一项的粘合剂溶液，其中所述逃逸性金属前体包含盐，所述盐包括选自以下的化合物：羧酸盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、甲酸盐、氯化物、卤化物、它们的衍生物及它们的组合。