[发明专利]一种用于金属间接3D打印的喂料的制备方法及打印方法

说明书

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种用于金属间接3D打印的喂料的制备方法及打印方法。该方法以金属粉末为原料，加入无水乙醇、一定质量分数的分散剂、粘接剂、光固化剂和pH调节剂，通过超声波分散后得稳定的含金属离子的悬浮液。以悬浮液为分散相，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、干燥等步骤得到符合间接3D打印要求的喂料。本发明的有益效果是：通过这种方法制备的喂料具有球形度高、大小均匀、纯度高、单分散性好等的优点，同时具有大量粘接剂，可直接用于间接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，具体涉及一种用于金属间接3D打印的喂料的制备方法及打印方法。

技术背景

近年来，金属3D打印技术作为增材制造的新型方式引起了各行各业的广泛关注。目前金属3D打印主要是以激光电子束为主。激光3D打印可以直接做到比较高的精度以及比较高的表面质量、内在质量，也是目前非常具有竞争力的工业技术。但是它缺点在于尺寸约束，虽然激光选区熔化在精度、表面粗糙度方面相对来讲比较高，但工业层面应用的时候，表面质量、精度方面还是差一些。除此之外，最大的问题就是它的成型效率，成型效率是制约这项技术发展的瓶颈问题。

因此，针对激光3D打印的缺点，近年来兴起了一种新的间接3D打印技术，该技术结合了金属注射成形与传统3D打印技术，首先需要制备具有较好流动性的喂料，喂料成分由金属粉末与粘接剂混合组成。喂料在打印机中经加热熔融，经喷嘴流出，按程序设计路径粘接成形。金属间接3D打印技术凭借简单易操作、成本低廉的优势在极小批量零件制造方面可获得应用；基于粘结剂的金属间接成型技术是实现金属3D打印批量化、低成本制造的有效手段，与金属SLM相比也提供了极大的后处理便利性。但是这种技术需要特别注意的是其后烧结阶段，它既需要专业的脱脂、烧结设备，也需要专业知识。

目前，间接3D打印技术仍处于起步阶段，因此很多技术仍有待进一步改进，尤其是喂料粉末的制备。传统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。而在金属注射成形技术中，金属粉末与粘接剂经过密炼混合后，是经过普通的机械破碎技术获得小颗粒喂料。该法制备的颗粒尺寸较大，形状不规则，且颗粒内部均匀度不足。当应用于3D打印时，尤其是精密零部件的打印中，存在精密度不足，孔隙率大，流动性差的问题，会为后续的脱脂和烧结过程产生不可弥补的缺陷，因此在应用时存在很大的困难。

另一方面，一种新的微颗粒制备方法——微流控技术逐渐引起了研究者的关注。微流控技术指将两种互不相容的流体（如油和水），将其中一个作为连续相，另一个作为分散相，利用微流控技术产生微液滴，并可对微液滴进行分选、融合、运输等一系列控制功能。目前，微流控技术在制备高分子微球、陶瓷微球、纳米金属催化剂领域均有应用，但是在制备用于合金结构材料的金属微球方面鲜有报到。其难点在于（1）如何选取合适的溶液足以悬浮金属颗粒，使其不沉降；（2）如何选择合适的添加剂既使得颗粒能够很好地分散，同时在后续的干燥过程中能与粘接剂均匀复合形成喂料；（3）如何配置合适的溶液（粘度、浓度、固化速度等）完成微流控制备过程。

综上，一种用于金属间接3D打印的喂料的制备方法亟待开发。

发明内容

本发明公开了一种用于金属间接3D打印的喂料的制备方法及打印方法，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：一种用于金属间接3D打印的喂料的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：

S1）称取一定质量的金属粉末添加到溶剂中，利用超声波清洗器超声处理，超声波频率为50-80KHz，得到混合溶液；

S2）将分散剂、粘接剂和光固化剂依次加入到S1）得到混合溶液中，用pH调节剂调节溶液的pH，至所有添加剂溶解，超声波分散，超声波频率为50-80KHz，得到流体悬浮液；