一种用于光固化3D打印的金属浆料及其制备方法与流程

一种用于光固化3d打印的金属浆料及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及一种用于光固化3d打印的金属浆料的制备方法，属于金属增材制造技术领域。


背景技术：

2.3d打印是一种快速成型技术，是以三维数据模型为基础，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。随着三维打印技术的不断发展，金属材料在三维打印技术中的应用越来越广泛，但是在光固化技术上还没有特别明显的进步，光固化成型固化速度快，能量利用率高，是一种节能环保高效的成型方法。
3.目前在金属3d打印领域里面，国内还没有直接通过光固化来实现金属3d打印，并且现有金属3d打印技术制得的金属零件表面精度不高的问题。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：如何提高金属材料生产过程中的表面精度。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于光固化3d打印的金属浆料，其原料包括以重量份数计的金属粉体60～80份，光固化树脂预聚物10～20份，分散剂1～10份及光引发剂0.5～8份。
6.优选地，所述的光固化树脂预聚物为甲基丙烯酸羟乙酯(hema)、2
‑
苯氧基乙基丙烯酸酯(phea)、1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯(hdda)、丙烯酸异冰片酯(iboa)、乙氧基丙烯酸氧苯酯(eb114)、丙烯酸十八烷基酯(oda)、三环葵基二甲醇二丙烯酸酯(tcda)、3
‑
乙基
‑3‑
羟甲基氧杂环丁烷(bis
‑
ea)、3
‑
乙基
‑3‑
(甲基丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷、二丙二醇二丙烯酸酯(dpgda)、烷氧基化季戊四醇四丙烯酸酯(eb40)、3,3
‑
(氧基双亚甲基)3
‑
乙基氧杂环丁烷(ema)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(tmpta)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)、甲氧基聚乙二醇单丙烯酸酯(mpeg350a)、十二烷基甲基丙烯酸酯(lma)、三缩丙二醇二丙烯酸酯(tpgda)、3
‑
缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷(3
‑
epox)、三乙二醇二乙烯基醚(dve
‑
3)、苯基缩水甘油醚(pge)、季戊四醇三丙烯酸酯(peta)、丙烯酸异辛酯(2
‑
eha)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(tmptma)、乙氧化双酚a二甲基丙烯酸酯(bpa4eodma)和环氧树脂中的至少一种。
7.优选地，所述的分散剂为油酸、石蜡、改性蓖麻油、聚乙烯醇、氯化聚酯丙烯酸、四甲基氢氧化铵、聚丙烯酸钠、硬脂酸和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
8.优选地，所述的分散剂包括以重量份计的嘉兴饶稷科技公司生产的cpd
‑
01 1～5份及嘉兴饶稷科技公司生产的cpd
‑
03 1～5份。
9.优选地，所述的引发剂为2
‑
异丙基硫氧蒽酮、1
‑
羟基环乙基苯基酮、二苯甲酮、三乙醇胺、苯甲酸二甲氨基乙酯、oxe
‑
01、三芳基硫鎓盐、过硫酸铵、n,n
‑
二甲基苯胺、异丙苯过氧化氢和2
‑
甲基
‑1‑
(4
‑
甲基苯基)
‑2‑
吗啡
‑1‑
丙酮中的至少一种。
10.优选地，所述的引发剂包括以重量份计的嘉兴饶稷科技公司生产的cpi
‑
20 1～5份及嘉兴饶稷科技公司生产的cpi
‑
06 1～4份。
11.本发明还提供了上述用于光固化3d打印的金属浆料的制备方法，将金属粉、光固化树脂预聚物、分散剂和引发剂混合均匀，制得固相含量在60wt％～90wt％的金属浆料。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
13.1、通过选择合适的光固化树脂预聚物、分散剂以及引发剂的种类和添加比例制备出固相含量高、分散性好、黏度较低的金属浆料；
14.2、解决了金属材料不能直接光固化打印的问题；
15.3、通过立体光固化成形技术制得表面精度高的金属零件。
附图说明
16.图1为实施例1制得的光固化3d打印金属坯体的实物照片；
17.图2为实施例1制得的生坯扫描电镜图。
具体实施方式
18.为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
19.实施例1
20.一种用于光固化3d打印的金属浆料的制备方法，包括以下步骤：
21.步骤1：称取质量比为11:1的不锈钢304粉和树脂，树脂是重量比为3:5:2的hema、phea和hdda的混合物，粉体平均粒径为5μm；
22.步骤2：在树脂中加入3wt％的复合分散剂，复合分散剂是重量比为3:1的cpd
‑
03和cpd
‑
01，搅拌均匀；
23.步骤3：在树脂中加入步骤1所称金属粉，充分搅拌，使粉体均匀分散在树脂中；
24.步骤4：继续添加树脂总量的4wt％的复合引发剂，复合引发剂是重量比为4:1的cpi
‑
20和cpi
‑
06，然后机械搅拌15～30分钟，制得固相含量88wt％的金属浆料。
25.将上述浆料通过dlp打印机打印制成光固化3d打印金属坯体(现有工艺)，如图1、2所示。由图2可见，该坯体的表面精度仅为19.2μm。
26.实施例2
27.一种用于光固化3d打印的金属浆料的制备方法，包括以下步骤：
28.步骤1：称取质量比为11:1的不锈钢304l粉和树脂，树脂是重量比为3:5:2的hema、phea和hdda的混合物，粉体平均粒径为5μm；
29.步骤2：在树脂中加入3wt％的复合分散剂，复合分散剂是重量比为2:1的cpd
‑
03和cpd
‑
01，搅拌均匀；
30.步骤3：在树脂中加入步骤1所称金属粉，充分搅拌，使粉体均匀分散在树脂中；
31.步骤4：继续添加树脂总量的4wt％的复合引发剂，复合引发剂是重量比为3:1的cpi
‑
20和cpi
‑
06，然后机械搅拌15～30分钟，制得固相含量88wt％的金属浆料。
32.实施例3
33.一种用于光固化3d打印的金属浆料的制备方法，包括以下步骤：
34.步骤1：称取质量比为11:1的不锈钢316粉和树脂，树脂是重量比为3:5:2的hema、phea和hdda的混合物，粉体平均粒径为1μm；
35.步骤2：在树脂中加入3wt％的复合分散剂，复合分散剂是重量比为1:1的cpd
‑
03和
cpd
‑
01，搅拌均匀；
36.步骤3：在树脂中加入步骤1所称金属粉体，充分搅拌，使粉体均匀分散在树脂中；
37.步骤4：继续添加树脂总量的4wt％的复合引发剂，复合引发剂是重量比为4:1的cpi
‑
20和cpi
‑
06，然后机械搅拌15～30分钟，制得固相含量88wt％的金属浆料。
38.实施例4
39.一种用于光固化3d打印的金属浆料的制备方法，包括以下步骤：
40.步骤1：称取质量比为11:1的铜粉和树脂，树脂是重量比为3:5:2的hema、phea和hdda的混合物，粉体平均粒径为1μm；
41.步骤2：在树脂中加入3wt％的复合分散剂，复合分散剂是重量比为1:3的cpd
‑
03和cpd
‑
01，搅拌均匀；
42.步骤3：在树脂中加入步骤1所称金属粉体，充分搅拌，使粉体均匀分散在树脂中；
43.步骤4：继续添加树脂总量的4wt％的复合引发剂，复合引发剂是重量比为5:1的cpi
‑
20和cpi
‑
06，然后机械搅拌15～30分钟，制得固相含量在88wt％的金属浆料。
44.实施例5
45.一种用于光固化3d打印的金属浆料的制备方法，包括以下步骤：
46.步骤1：称取质量比为11:1的铝粉和树脂，树脂是重量比为3:5:2的hema、phea和hdda的混合物，粉体平均粒径为5μm；
47.步骤2：在树脂中加入3wt％的复合分散剂，复合分散剂是重量比为3:1的cpd
‑
03和cpd
‑
01，搅拌均匀；
48.步骤3：在树脂中加入步骤1所称金属粉体，充分搅拌，使粉体均匀分散在树脂中；
49.步骤4：继续添加树脂总量的4wt％的复合引发剂，复合引发剂是重量比为4:1的cpi
‑
20和cpi
‑
06，然后机械搅拌15～30分钟，制得固相含量在89wt％的金属浆料。
50.实施例6
51.一种用于光固化3d打印的金属浆料的制备方法，包括以下步骤：
52.步骤1：称取质量比为11:1的不锈钢316l粉和树脂，树脂是重量比为3:5:2的hema、phea和hdda的混合物，粉体平均粒径为1μm；
53.步骤2：在树脂中加入3wt％的复合分散剂，复合分散剂是重量比为2:1的cpd
‑
03和cpd
‑
01，搅拌均匀；
54.步骤3：在树脂中加入步骤1所称金属粉体，充分搅拌，使粉体均匀分散在树脂中；
55.步骤4：继续添加树脂总量的4wt％的复合引发剂，复合引发剂是重量比为5:1的cpi
‑
20和cpi
‑
06，然后机械搅拌15～30分钟，制得固相含量在89wt％的金属浆料。
56.实施例7
57.一种用于光固化3d打印的金属浆料的制备方法，包括以下步骤：
58.步骤1：称取质量比为11:1的铬粉和树脂，树脂是重量比为3:5:2的hema、phea和hdda的混合物，粉体平均粒径为5μm；
59.步骤2：在树脂中加入3wt％的复合分散剂，复合分散剂是重量比为1:1的cpd
‑
03和cpd
‑
01，搅拌均匀；
60.步骤3：在树脂中加入步骤1所称金属粉体，充分搅拌，使粉体均匀分散在树脂中；
61.步骤4：继续添加树脂总量的4wt％的复合引发剂，复合引发剂是重量比为4:1的
cpi
‑
20和cpi
‑
06，然后机械搅拌15～30分钟，制得固相含量在89wt％的金属浆料。
62.实施例8
63.一种用于光固化3d打印的金属浆料的制备方法，包括以下步骤：
64.步骤1：称取质量比为11:1的镍粉和树脂，树脂是重量比为3:5:2的hema、phea和hdda的混合物，粉体平均粒径为5μm；
65.步骤2：在树脂中加入3wt％的复合分散剂，复合分散剂是重量比为3:1的cpd
‑
03和cpd
‑
01，搅拌均匀；
66.步骤3：在树脂中加入步骤1所称金属粉体，充分搅拌，使粉体均匀分散在树脂中；
67.步骤4：继续添加树脂总量的4wt％的复合引发剂，复合引发剂是重量比为4:1的cpi
‑
20和cpi
‑
06，然后机械搅拌15～30分钟，制得固相含量在89wt％的金属浆料。