[发明专利]一种用于3D打印的多孔金属微球的制备方法

说明书

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种用于3D打印的多孔金属微球的制备方法。该方法以纳米金属粉末为原料，并将纳米金属粉末加入混合溶液中，通过超声波分散后得稳定的纳米金属悬浮液。以纳米金属悬浮液为分散相，硅油为连续相，利用微流控技术制备出前驱体微球，经过洗涤、干燥、脱脂等步骤得到符合3D打印要求的多孔金属微球。本发明的有益效果是，本发明的方法制备的多孔金属微球具有球形度高、大小均匀、纯度高、单分散性好等的优点，可用于3D打印技术。整个制备过程操作简易，原料简单、流程短、成本低，为微流控技术和粉末冶金技术这两大技术领域的结合拓宽了前景。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种用于3D打印的多孔金属微球的制备方法。

技术背景

近年来，金属增材制造技术得到了飞速的发展。很多传统的方法难以加工制造出满足需求的金属零部件。而如今可以通过3D打印技术来制造。因此3D打印金属粉末需要满足的性能要求也逐渐成为人们关注的重点。3D打印金属粉末必须满足粉末球形度高、流动性好、粒径细小等要求。目前制备金属球形粉末的方法主要有雾化法、等离子体法、等离子熔丝法、旋转电极法。但是这些方法得到的微球粒径分布不均匀且粒径难以控制；粒径差异明显，小至十几微米，大至几百微米。制备球形粉末成本高，效率低。难以批量化生产多牌号粉末。如今，很多人已经认识到球形金属粉末的制备问题已经成为制约3D打印这一技术发展的瓶颈之一。因此，3D打印用高性能球形金属原料粉末的制备具有重要的价值意义。微流控作为一种可以精确控制微尺度流体的技术，制备的微球大小均匀、单分散性好。而目前利用微流控技术制备用作3D打印的金属微球的方法将会使得3D打印技术与粉末冶金领域紧密联系在一起。如何低成本，高效率的制备适用于多种3D打印的金属球形粉末成为了研究热点。

中国发明专利CN 110282642 A公开了一种利用微流控技术制备氧化铝微球的方法。该方法将仲丁醇铝的水解产物胶解成为铝溶胶,在铝溶胶中添加甲基纤维素和六亚甲基四胺作为凝胶引发剂，并添加三嵌段共聚物制成分散相,然后利用微通道技术，将连续相引入同轴环管型微通道中连续流动，从同轴嵌入主通道的内部通道中同向引入分散相，在连续相的剪切作用下形成分散相液滴。分散相液滴在固化过程中，在温度引发、pH引发复合作用下，促进分散相液滴在微通道中快速初步凝胶化；并进一步通过凝固浴完全固化，后经干燥、煅烧得到氧化铝微球。该方法制备的氧化铝微球球形度高、尺寸均一、表面光滑、内部孔结构可控。目前在陶瓷领域，微流控技术已经取得了一定的发展。但是，微流控技术在粉末冶金领域金属粉末制备方面的应用非常少见，尤其是在制备金属微球方面鲜有研究。

发明内容

本发明公开了一种用于3D打印的多孔金属微球的制备方法，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是：一种用于3D打印的多孔金属微球的制备方法，所述制备方法在室温下配置稳定的纳米金属流体悬浮液，再利用微流控技术将前驱体溶液分散成液滴，处理后形成金属微球坯体，分离后进过一系列处理后得到多孔金属微球。

进一步，所述制备方法具体包括以下步骤：

S1）以纳米金属粉为原料，配置稳定的纳米流体悬浮液；

S2）将S1）得到的纳米流体悬浮液采用微流控技术进行分散处理，得到微球状液滴；

S3）对S2）得到微球状液滴进行处理，形成金属微球坯体；

S4）对S3）得到金属微球坯体进行分离处理，再进行洗涤、干燥和脱脂，即得到多孔金属微球。

进一步，所述多孔金属微球的粒径偏差在5%以下，流动性为10-30s/50g，纯度大于99.9%，粉末内孔孔隙率为10-30%。

进一步，所述S1）的具体步骤为：