[发明专利]一种金属结构件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种金属结构件及其制备方法，通过对原始金属粉末进行预处理，在其表面包裹一层改性材料层，从而降低其折射率和吸光度的，同时避免在加工过程金属粉末被氧化。随后通过配制合适的金属浆料完成在405nm紫外光的照射下完成固化，并通过粉末的预处理来减小由于光散射引起的多余固化宽度，提升相同光强以及同一固化时间内金属浆料的固化深度，因此提高打印件的分辨率和精度。该制备方法由于DLP光固化技术主要采用面成型的方式，相比于SLM成型金属多孔制件，其内部分辨率和精度都有很大的提升，同时打印时间也存在一定的提升。

技术领域

本发明属于金属增材制造领域，具体涉及一种金属结构件及其制备方法。

背景技术

金属以优异的性能广泛应用于航空航天、国防、能源、环境、生物医疗等多个领域。传统金属制造方法如锻造、铸造和数控加工耗时长，难以制造复杂结构，限制了相关产业、行业的发展和提高。

增材制造技术，即3D打印技术，可以实现复杂形状和宏微结构的制造，能够节省原材料和加工周期。目前应用较为广泛的金属增材制造方法是选区激光熔化(SelectiveLaser Melting，SLM)，该方法可以完成多种常用金属结构件的制备。SLM制造过程中的高热梯度和残余热应力会导致气孔、热裂纹、球形效应等缺陷的产生。因此，有必要探索新的金属增材制造技术，以减少打印缺陷，提高机械性能。

DLP光固化打印技术是增材制造技术中应用广泛且较为成熟的一种，广泛应用于聚合物、陶瓷及其复合物等材料的制备。DLP为金属支架的制备提供了新的途径：将金属粉末与光敏树脂混合均匀后，在室温下即可进行多孔结构支架的构建，制备出的金属多孔结构支架不易被氧化，且不会对支架的成分和纯度产生较大影响；通过对支架进行烧结处理，可以获取较为理想的力学强度。

但是金属粉末材料吸光性强，且其折射率与光敏树脂折射率差异较大，在光固化成形过程中会产生严重的光散射现象，导致无法实现理想的纵向固化深度，阻碍金属的光固化成形；严重的光散射现象还会引起横向过固化宽度较大，降低零件的制造精度。

发明内容

本发明的目的在于克服光固化制造金属零件存在的技术难点，提供一种金属结构件及其制备方法，减小了金属粉末与光敏树脂的折射率差异，提高固化深度和成形精度。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种金属结构件的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，筛选金属粉末，所述金属粉末的当量直径范围为1nm-200μm；

步骤2，选取滤布，所述滤布的目数为100目-12500目，将滤布至于漏斗中；

步骤3，将金属粉末和改性材料交替加入至漏斗中，每放入一轮金属粉末和改性材料，待改性材料完全浸润金属粉末后，放入下一轮金属粉末和改性材料；

重复交替放置金属粉末和改性材料的步骤若干轮，当改性材料完全浸润金属粉末后，将漏斗放入容器内静置；

步骤4，将浸润后的金属粉末和改性材料的混合物从布置于漏斗内的滤布中取出，压制成薄片，将薄片放入干燥箱内进行热固化，将热固化后的薄片破碎和过筛，得到包裹有改性材料层的金属粉末；

步骤5，将预聚物、稀释剂、光引发剂、分散剂和包裹有改性材料层的金属粉末混合后球磨，得到金属浆料，金属浆料通过光固化方法打印获得金属前驱体；

步骤6，金属前驱体脱脂烧结后，得到金属结构件。

本发明的进一步改进在于：

优选的，步骤3中，所述改性材料为树脂、石蜡、硬脂酸或苯乙烯。

优选的，步骤4中，所述包裹有改性材料层的金属粉末粒径范围为2nm-250μm，改性材料层的厚度为1nm～50μm。