[发明专利]一种3D打印用金属材料及其制备方法及使用方法

说明书

本发明提出了一种3D打印用金属材料及其制备方法及使用方法，制备方法包括：按一定比例将低熔点金属或合金与金属粉末均匀混合一段时间；在混合的过程中，使低熔点金属或合金与金属粉末部分发生合金反应得到，并在充氩气或真空的环境中冷冻保存。本发明的一种3D打印用室温自固化金属材料可以在室温状态下呈液态状态或膏体状态，可用3D打印机挤出，不需要激光、电子束或电弧等能量源进行高温烧结、熔融，在室温下通过合金反应实现自固化，降低3D打印设备成本和能耗。

技术领域

本发明属于金属材料领域，特别涉及一种3D打印用金属材料及其制备方法及使用方法。

背景技术

3D打印技术属于先进增材制造技术，是基于微积分的思想，分层扫描、叠加成型的一种制造方式。近年来研究较为成功、有一定实际应用的金属合金材料3D打印技术主 要有：选区激光烧结(SLS)技术、选区激光熔化(SLM)技术、激光熔化沉积(LMD) 技术和电子束选区熔化(EBSM)技术等，这些技术所用材料均为专用金属合金粉末，通 过激光或电子束使其逐层烧结或熔融继而成型。也有一些机构针对专用金属合金粉末成 本高、粉尘污染等问题，研究和应用送丝式金属合金材料3D打印技术，在这方面研究 应用较多的是非熔化极气体保护(TIG)熔丝技术。

现有金属合金材料3D打印技术均是通过激光、电子束或电弧等能量源输入能量从而使金属合金材料烧结或熔融成型，所用金属合金材料为专用金属合金粉末或丝材。在 3D打印用金属合金材料方面有大量研究，例如专利《一种3D打印用钛及钛合金丝或粉 末的制备方法(CN 105033249B)》、《一种3D打印用镍基高温合金粉末的制备方法(CN104550984B)》、《一种用于3D打印的锡合金丝材的制备方法(CN 105252005B)》等等。 这些研究均是针对前述3D打印技术而研发的专用金属合金粉末或丝材，需要通过能量 源输入能量才能烧结或熔融成型。

本发明提出一种3D打印用金属材料，此种3D打印用金属材料可以在室温状态下呈液体状态或膏体状态，在3D打印机上可通过最细0.06mm的毛细管挤出，在无需加热的 情况下，在室温下实现自固化成型，降低3D打印设备成本和能耗。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的是提出一种3D打印用金属材料，以弥补现有技术中3D打印机打印成本高、材料消耗大、高温加热不安全、适用性差的问题。

在一些说明性实施例中，所述3D打印用金属材料的制备方法，包括：将熔点在30摄氏度以下的低熔点金属与熔点在1000摄氏度以上的金属粉末均匀混合；混合过程中， 使部分所述低熔点金属与部分所述金属粉末发生合金反应，生成新的合金反应物，其中 所述合金反应物的熔点高于30摄氏度；混合结束后，得到同时具有所述低熔点金属、 所述金属粉末、以及新的所述合金反应物的金属混合物，作为3D打印用金属材料；所 述金属混合物在室温下经一段时间由液态自行转化为固态。

在一些可选地实施例中，通过如下方式使所述低熔点金属与所述金属粉末发生合金 反应：使所述低熔点金属与所述金属粉末的接触面达到一定的能量；其中，所述能量包括：热能，或热能及机械能。

在一些可选地实施例中，通过如下方式使所述低熔点金属与所述金属粉末的接触位 置达到一定的能量：对所述低熔点金属与所述金属粉末的混合物在真空或氩气环境下进 行球磨处理。

在一些可选地实施例中，所述球磨处理中球磨转速为800–1000转/每分钟；球 磨时间在10-60分钟，优选为15-30分钟。

在一些可选地实施例中，还包括如下步骤：球磨处理后立刻将制得的所述金属混合 物置于-30℃或更低温度在真空或氩气氛围中冷冻保存。

在一些可选地实施例中，其特征在于，所述低熔点金属包括以下之一或任意组合：镓单质、镓基合金；所述金属粉末包括以下之一或任意组合：镍粉、铁粉。

在一些可选地实施例中，所述金属粉末的粒径为50nm～5μm，优选为0.5μm～1μm。