[发明专利]一种3D打印产品及其制备方法

说明书

一种3D打印产品及其制备方法。本发明公开了一种3D打印产品，由3D打印复合丝材制成，3D打印复合丝材包含以下质量百分数的元素：C：0.01～0.03％，Si：0.1～1％，Mn：0.1～2％，P：0.01～0.04％，S：0.01～0.03％，Cr：16～18％，Cu：0.1～1.0％，Ni：10～12％，Mo：2～3％，其余为Fe及杂质。本发明还公开了一种3D打印产品的制备方法。本发明提高了3D打印的稳定性，用于3D打印的复合丝材刚度和强度较高，烧结稳定性好3D打印产品的表面光滑且有光泽；所制得的3D打印复合丝材适用于市售的多种打印机，适配性较高，使用方便，经济价值高；SEBS、SBS和石蜡、棕榈蜡有较好相溶性，促进了粉末分布均匀。

技术领域

本发明涉及增材及其制法，具体为一种3D打印产品及其制备方法。

背景技术

3D打印技术是目前热门的制造成型技术，与传统的成型技术相比，3D打印技术主要具有以下优势：3D打印为增材制造技术，相比传统建材制造，材料利用率高加工时间短，3D打印技术能够完成传统加工加工不了或者很难加工的设计，如复杂网状结构，梯度材料成型等等，3D打印还有后处理工序少，能够实现按需打印等优点，因此受到广泛关注。

不锈钢硬度高强度好，耐腐蚀性强，在民用工业等各方面应用广泛。不锈钢生产工艺热处理工艺复杂，且制作成本相对较高，不仅需要价格高昂的加工设备，还需要付出不少的人力和时间。而不锈钢在高温下物理化学性能稳定，适合在3D打印中推广应用，不仅省去各种加工设备，加工速度也是成倍提升。

目前不锈钢3D打印成型技术主要是金属3D打印，是整个3D打印体系中最具潜力和价值的研究方向，其主流方法有选区激光烧结(SLS)为代表的SLM、DMLS和送粉式、送丝式激光熔覆式快速成型。

金属3D打印技术使用的设备的价格非常昂贵，且球形粉末的制备工艺困难、成本高，加之目前一台金属3D打印设备只能使用一种或者一类3D打印材料，导致3D打印制造成本十分高昂。申请号为202011072949.4的中国专利公开了一种金属和高分子材料复合3D打印丝的制备方法，主要以不锈钢粉末和粘结剂(石蜡、硬脂酸、聚丙烯)配置原料并混炼均匀，以螺杆挤出机制丝，3D打印成型，直接烧结，过程中通入氮气。由于硬脂酸的存在，丝材刚度降低，送丝不稳，烧结前没有溶剂脱粘，粘接剂挥发困难容易鼓包，氮气还原性不足，烧结时会长身氧化，烧结过程不稳定，打印产品刚度、粘接性不够好。

总的来说，现有技术中造粒较多，不能很好适应市面上的打印机，没有选择良好的粘结剂配方，丝材在刚度和粘度上影响了送丝过程，导致打印产品不稳定，缺少溶剂脱粘过程，烧结时鼓包率增加，以及烧结氛围选择也会对烧结稳定性产生影响。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种刚度高、粘结效果好的3D打印产品，本发明的另一目的是提供一种工作效率高、成本降低的3D打印产品的制备方法。

技术方案：本发明所述的一种3D打印产品，由3D打印复合丝材制成，3D打印复合丝材包含以下质量百分数的元素：C：0.01～0.03％，Si：0.1～1％，Mn：0.1～2％，P：0.01～0.04％，S：0.01～0.03％，Cr：16～18％，Cu：0.1～1.0％，Ni：10～12％，Mo：2～3％，其余为Fe及杂质。

为了获得刚度和粘度更好的3D打印产品，优选地，Cu：0.2～0.7％。Cu能够提高烧结件的致密度，能达到90％以上。

上述3D打印产品的制备方法，包括以下步骤：

(1)按体积比为3～1:1～2混炼不锈钢粉末、高分子粘结剂，冷凝后得到混合物料；

(2)将混合物料挤出，制得3D打印复合丝材；

(3)打印出毛坯，通过环己烷溶剂脱粘，在氢气氛围下依次经过370～440℃高温脱粘、1200～1500℃高温烧结2～8h，制得3D打印产品。