专利摘要

本发明公开了一种3D打印用的金属膏体，按重量份数计，包括以下组分：合金粉40‑100份，助熔膏3‑20份。所述合金粉由Sn与Ag、Cu、Bi或Zn中的至少一种组成。所述助熔膏，按重量百分数计，由以下组分组成：溶剂35‑50％，活性剂3‑12％，触变剂2‑11％，松香余量。本发明所述金属膏体能有效克服合金粉体氧化，易于保存，与传统的需要激光烧结过程的3D打印材料相比，可减少20％以上的废料，提高效率35％以上；另外，本发明所述金属膏体使用过程中所需3D打印设备的价格减少90％以上。

权利要求

1.一种金属膏体，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：

合金粉 88份；

助熔膏 12份；

所述合金粉为Sn-Bi合金粉，按重量百分数计，Bi的含量为58％，其余为Sn；所述Sn-Bi合金粉的熔点为138℃；合金粉的粒径为25-45μm；

所述助熔膏，按重量百分数计，由以下组分组成：二异二醇二丁醚18％，葵醇20％，水杨酸2％，己二酸4％，盐酸二乙胺基乙醇1.5％，氢化蓖麻油6.5％，氢化松香、聚合松香和脂化松香余量。

2.一种制备权利要求1所述金属膏体的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备助熔膏：将二异二醇二丁醚、葵醇、氢化蓖麻油、氢化松香、聚合松香和脂化松香混合升温，搅拌，再加入水杨酸、己二酸和盐酸二乙胺基乙醇，搅拌，然后冷却，制得助熔膏，备用；

(2)称取合金粉和步骤(1)制备的助熔膏，混合，搅拌，抽真空，搅拌，即制得所述金属膏体。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中升温的温度为70-80℃。

4.权利要求1所述金属膏在3D打印中的应用。

说明书

技术领域

本发明属于3D打印材料领域，具体涉及一种3D打印用的金属膏体及其制备方法。

背景技术

近些年来，3D打印技术格外火热，也在逐渐改变着我们的生活。3D打印技术在工业、服装、建筑、汽车、航空、医疗等领域都有着广泛而深入的应用。在工业领域，金属3D打印是先进制造发展的一个重要方向，也是3D打印技术体系中非常有潜力的技术。现有技术中的金属3D打印技术大致分为五种：纳米颗粒喷射金属成型(NPJ)、选区激光烧结(SLS)、选区激光熔化(SLM)、激光近净成型(LENS)和电子束熔炼(EBM)。现有的金属3D打印技术主要是以金属粉末为材料，用激光去烧结，需要激光烧结设备，所以，金属3D打印机一般都很昂贵，如德国某家出售金属3D打印机的价格在50万美金以上，另外切削量比较大的金属3D打印机可能达到100万美元以上。由于金属3D打印机高昂的价格而限制了金属3D打印技术的发展和应用。

除了设备比较昂贵以外，激光烧结的方法还存在一些缺点，比如对工作环境、操作人员防护都要求比较高，对于打印中实际应力的变化也需要很高的控制能力。从设备到人员，从加工到后期处理都有很高的要求，应用时成本高昂。另外，现有技术中的金属3D打印的效率也低。

因此，如果能提供一种新的金属3D打印材料，使得打印时无需激光烧结，从而降低打印成本和提高打印效率，则十分有助于金属3D打印技术的应用，有利于经济的发展。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种3D打印用的金属膏体，所述金属膏体在打印过程中无需使用激光烧结设备，大大降低成本，且还能提高打印效率。

另外，本发明还提供一种金属膏体的制备方法。

一种金属膏体，按重量份数计，包括以下组分：

合金粉 40-100份；

助熔膏 3-20份。

优选的，一种金属膏体，按重量份数计，包括以下组分：

合金粉 65-95份；

助熔膏 5-15份。

进一步优选的，一种金属膏体，按重量份数计，包括以下组分：

合金粉 85-95份；

助熔膏 5-15份。

所述合金粉由Sn与Ag、Cu、Bi或Zn中的至少一种组成。

所述合金粉的粒径为15-55μm。

优选的，所述合金粉，按重量百分数计，由以下组分组成：Ag的含量为0-4％，Cu的含量为0-1.5％，Bi的含量为0-58％，Zn的含量为0-9％，Sn余量；其中Ag、Cu、Bi或Zn的含量不能同时为0。

进一步优选的，所述合金粉，按重量百分数计，由以下组分组成：Ag的含量为0.2-3％，Cu的含量为0.2-1.2％，Bi的含量为4-58％，Zn的含量为1.2-9％，Sn余量；

所述助熔膏，按重量百分数计，由以下组分组成：溶剂35-50％，活性剂3-12％，触变剂2-11％，松香余量；其中所述溶剂的沸点温度大于190℃。

优选的，所述溶剂选自醇、酯或醚中的至少一种；进一步优选的，所述溶剂选自高级醇(指含有六个碳原子以上一元醇的混合物)、酯或醚中的至少一种；更优选的，所述溶剂选自丙二醇甲醚、四氢糠醇、三丙二醇丁醚、二异二醇二丁醚、葵醇、邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯中的至少一种。

优选的，所述活性剂选自有机酸、有机胺或有机卤化物中的至少一种；进一步优选的，所述活性剂选自水杨酸、己二酸、丁二酸、盐酸二乙胺基乙醇、十六烷基三甲基溴化胺、2-乙基咪唑或苯并三氮唑中的至少一种。

优选的，触变剂为氢化蓖麻油。

优选的，松香为氢化松香、聚合松香、脂化松香中的至少一种。

一种金属膏体的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备助熔膏：将溶剂、触变剂、松香加入反应釜中混合，升温至70-80℃，搅拌，至触变剂和松香完全溶解，再加入活性剂，搅拌至完全溶解，然后冷却至5-30℃呈膏体状，制得助熔膏，备用；

(2)按重量份称取合金粉和助熔膏，加入到行星搅拌机中，混合搅拌10-20分钟，抽真空(真空度范围1-10Pa)，继续搅拌3-5分钟即制得所述金属膏体。

本发明所述金属膏体应用于3D打印过程中，可直接从配有加热装置的3D打印喷头中熔融挤出，沉积在工位上，合金粉层冷却定型，最后用溶剂(例如乙醇)清洗掉金属膏体中的有机物，即得所需产品。即使用本发明所述金属膏体进行3D打印无需经过激光烧结过程，因此可大大降低打印设备的成本。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

(1)采用本发明所述金属膏体直接打印，打印速度快，效率高，废料少；与传统的需要激光烧结过程的3D打印相比，可减少20％以上的废料，提高效率35％以上；

(2)普通的合金粉体由于比表积大，即使在密封条件下也易产生氧化，而本发明通过配制的具有防氧化作用的助熔膏，有效克服合金粉体氧化(包括加热熔融过程和贮存期，金属膏体在20℃下密封贮存半年其中的合金粉不会氧化)，不至于氧化后合金粉体熔点升高，合金粉体的机械强度降低；

(3)本发明所述金属膏体配制方法简单，采用塑料针管贮存，贮存使用方便；

(4)与传统的需要激光烧结过程的3D打印过程相比，本发明所述金属膏体使用过程中所需3D打印设备的价格减少90％以上，为金属3D打印实现规模化市场化铺平道路；

(5)本发明所述金属膏体可应用于大多数金属制件的3D打印，尤其适用于对机械强度没有过高要求的场合，如纪念章、纪念品、模型、非大载荷承力构件等。

具体实施方式

为了进一步让本领域技术人员清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是以下实施例对本发明权利要求要求保护的范围不构成限制作用。

实施例1

一种金属膏体，按重量份数计，包括以下组分：

合金粉 88.8份；

助熔膏 11.2份；

所述合金粉为Sn-Ag-Cu合金粉，按重量百分数计，Ag的含量为3％，Cu的含量为0.5％，其余为Sn；所述Sn-Ag-Cu合金粉的熔点为221℃；合金粉的粒径为25-45μm。

所述助熔膏，按重量百分数计，由以下组分组成：四氢糠醇14％，三丙二醇丁醚27％，己二酸4％，十六烷基三甲基溴化胺2.5％，2-乙基咪唑1.5％，苯并三氮唑2.5％，氢化蓖麻油4.5％，，氢化松香18％、聚合松香26％。

一种金属膏体的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备助熔膏：将四氢糠醇、三丙二醇丁醚、氢化蓖麻油、氢化松香、聚合松香加入反应釜中混合，升温至80℃，搅拌，至完全溶解，再加入己二酸、十六烷基三甲基溴化胺、2-乙基咪唑、苯并三氮唑，搅拌至完全溶解，然后冷却至10℃呈膏体状，制得助熔膏，备用；

(2)按重量份称取Sn-Ag-Cu合金粉和步骤(1)制备的助熔膏，加入到行星搅拌机中，混合搅拌10分钟，抽真空，继续搅拌5分钟即制得所述金属膏体。

本实施例所述金属膏体应用于3D打印过程中，可直接从配有加热装置的3D打印喷头中熔融挤出，沉积在工位上，合金粉层冷却定型，最后用溶剂(例如乙醇)清洗掉金属膏体中的有机物，即得所需产品。即使用本发明所述金属膏体进行3D打印无需经过激光烧结过程，因此可大大降低打印设备的成本。实施例1制备得到的金属膏体的熔点高低于200℃。

实施例2

一种金属膏体，按重量份数计，包括以下组分：

合金粉 88份；

助熔膏 12份；

所述合金粉为Sn-Bi合金粉，按重量百分数计，Bi的含量为58％，其余为Sn；所述Sn-Bi合金粉的熔点为138℃；合金粉的粒径为25-45μm。

所述助熔膏，按重量百分数计，由以下组分组成：二异二醇二丁醚18％，葵醇20％，水杨酸2％，己二酸4％，盐酸二乙胺基乙醇1.5％，氢化蓖麻油6.5％，氢化松香17％，聚合松香25％，脂化松香3％。

一种金属膏体的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备助熔膏：将二异二醇二丁醚，葵醇，氢化蓖麻油，氢化松香，聚合松香，脂化松香加入反应釜中混合，升温至75℃，搅拌，至触变剂和松香完全溶解，再加入水杨酸，己二酸，盐酸二乙胺基乙醇，搅拌至完全溶解，然后冷却至20℃呈膏体状，制得助熔膏，备用；

(2)按重量份称取Sn-Bi合金粉和步骤(1)制备的助熔膏，加入到行星搅拌机中，混合搅拌15分钟，抽真空，继续搅拌5分钟即制得所述金属膏体。

本实施例所述金属膏体应用于3D打印过程中，可直接从配有加热装置的3D打印喷头中熔融挤出，沉积在工位上，合金粉层冷却定型，最后用溶剂(例如乙醇)清洗掉金属膏体中的有机物，即得所需产品。即使用本发明所述金属膏体进行3D打印无需经过激光烧结过程，因此可大大降低打印设备的成本。

实施例3

一种金属膏体，按重量份数计，包括以下组分：

合金粉 89份；

助熔膏 11份；

所述合金粉为Sn-Ag合金粉，按重量百分数计，Ag的含量为2％，其余为Sn；所述Sn-Ag合金粉的熔点为225℃；合金粉的粒径为25-45μm。

所述助熔膏，按重量百分数计，由以下组分组成：丙二醇甲醚36％，邻苯二甲酸二丁酯7％，丁二酸6％，盐酸二乙胺基乙醇3.5％，氢化蓖麻油5.5％，聚合松香28％，脂化松香14％。

一种金属膏体的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备助熔膏：将丙二醇甲醚、邻苯二甲酸二丁酯、氢化蓖麻油、聚合松香、脂化松香加入反应釜中混合，升温至75℃，搅拌，至完全溶解，再加入丁二酸、盐酸二乙胺基乙醇，搅拌至完全溶解，然后冷却至20℃呈膏体状，制得助熔膏，备用；

(2)按重量份称取Sn-Ag合金粉和步骤(1)制备的助熔膏，加入到行星搅拌机中，混合搅拌20分钟，抽真空，继续搅拌4分钟即制得所述金属膏体。实施例3制备得到的金属膏体的熔点高低于210℃。

本实施例所述金属膏体应用于3D打印过程中，可直接从配有加热装置的3D打印喷头中熔融挤出，沉积在工位上，合金粉层冷却定型，最后用溶剂(例如乙醇)清洗掉金属膏体中的有机物，即得所需产品。即使用本发明所述金属膏体进行3D打印无需经过激光烧结过程，因此可大大降低打印设备的成本。

实施例4

一种金属膏体，按重量份数计，包括以下组分：

合金粉 50份；

助熔膏 5份；

所述合金粉为Sn-Zn合金粉，按重量百分数计，Zn的含量为8％，其余为Sn；合金粉的粒径为35-45μm。

所述助熔膏，按重量百分数计，由以下组分组成：丙二醇甲醚20％，四氢糠醇20％，盐酸二乙胺基乙醇4％，十六烷基三甲基溴化胺1％，氢化蓖麻油8％，氢化松香47％。

一种金属膏体的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备助熔膏：将丙二醇甲醚、四氢糠醇、氢化蓖麻油、氢化松香加入反应釜中混合，升温至80℃，搅拌，至完全溶解，再加入盐酸二乙胺基乙醇、十六烷基三甲基溴化胺搅拌至完全溶解，然后冷却至30℃呈膏体状，制得助熔膏，备用；

(2)按重量份称取Sn-Zn合金粉和步骤(1)制备的助熔膏，加入到行星搅拌机中，混合搅拌10分钟，抽真空，继续搅拌3分钟即制得所述金属膏体。

本实施例所述金属膏体应用于3D打印过程中，可直接从配有加热装置的3D打印喷头中熔融挤出，沉积在工位上，合金粉层冷却定型，最后用溶剂(例如乙醇)清洗掉金属膏体中的有机物，即得所需产品。即使用本发明所述金属膏体进行3D打印无需经过激光烧结过程，因此可大大降低打印设备的成本。

对比例1

与实施例1相比，所述合金粉为Sn-Ag-Cu合金粉，按重量百分数计，Ag的含量为6％，Cu的含量为3％，其余为Sn；所述Sn-Ag-Cu合金粉的熔点高于240℃，对比例1制备得到的金属膏体的熔点高于240℃；合金粉的粒径为25-45μm。其余组分和金属膏体的制备过程与实施例1相同。实施例1制备得到的金属膏体的熔点高低于200℃。

对比例2

与实施例2相比，对比例2中的合金粉为Sn-Ca,其中Ca的含量为5％。其余组分与金属膏体的制备过程与实施例2相同。对比例2制备得到的金属膏体的熔点为190℃。实施例2制备得到的金属膏体的熔点高低于130℃。

另外，本发明实施例1-3制备的金属膏体在常温常压下的保存期为12个月，传统上需要激光烧结的金属膏体在常温常压下的保存期为6个月。

一种3D打印用的金属膏体及其制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。