一种油墨WC基铜基粉体3D打印坯体方法及其成型方法技术

本发明专利技术涉及3D技术领域，公开了一种油墨WC基铜基粉体3D打印成型方法。包括以下步骤：S1.以有机溶剂为载体，向有机溶剂中加入单体甲基丙烯酸羟乙酯、交联剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、添加剂乙酸乙酯、催化剂N,N‑二甲基苯胺，再加入体积比为20～65%的WC基铜基粉体基粉体，球磨搅拌后得到料浆A备用；S2.配好能与步骤S1有机单体发生胶凝反应的引发剂作为物质B备用；S3.将步骤S1中浆料A和步骤S2中物质B均匀混合，得到混合物C；S4.将混合物C输送至3D打印头并给予能加速有机单体聚合的温度，按照三维模型数据进行打印，层层堆积成型，最终得到所需形状的坯体。

A method for printing blank body with 3D based WC based copper base powder and its forming method

The invention relates to the technical field of 3D, and discloses a method for printing and forming the WC based copper base powder of the ink by 3D printing. Includes the following steps: S1. using organic solvent as the carrier, adding hydroxyethyl methacrylate, crosslinking agent three trimethylolpropane acrylate, ethyl acetate, three additive N catalyst to organic solvent, N two methyl aniline, add a volume ratio of 20 to 65% WC base copper base powder base powder. Milling stirred to obtain slurry with good S2. A standby; and step S1 organic monomer gelling reaction initiator B S3. as material reserve; material slurry A and step in step S1 S2 B mixing to obtain mixture C; S4. the C of the mixture is transported to the 3D print head and give to accelerate the temperature of organic monomers, printing according to the three-dimensional model data, the accumulation of body molding, finally get the desired shape.

【技术实现步骤摘要】
一种油墨WC基铜基粉体3D打印坯体方法及其成型方法
本专利技术涉及3D
，更具体地，涉及一种油墨WC基铜基粉体3D打印坯体方法及其成型方法。
技术介绍
3D打印技术是一种新兴的快速成型技术，通过逐层叠加材料制造三维立体结构实物的技术，不同于传统的去除材料制造技术，因此又称为增材制造，3D打印主要有选择性激光烧结技术(SLS)、熔融沉淀技术(FDM)和立体光固化技术(SLA)。选择性激光烧结成型技术(SLS)是将每层材料预热到近熔化点，用高强度的CO2激光器使得材料立即烧结，在计算机控制下层层堆积成型。SLS技术的材料一般是金属粉末、陶瓷粉末等。SLS成型技术的优点是打印速度快，不需任何支撑材料，所制得的金属成品机械性能好，缺点在于样品精度不大且易发生翘曲变形，成型周期长。熔融成积成型也被成为熔丝制造（FusedFilamentFabrication,FFF），是通过喷头将丝状的热塑性材料加热至熔化后，将材料以一定的压力从喷嘴挤喷出来，同时喷头沿有机溶剂平方向移动，挤出的材料与前一个层面熔结在一起，一个层面沉积完成后，工作台垂直下一个层面的高度继续进行沉积，最终成型出完整的实体。FDM工艺技术的材料有两种：一种是实体成型材料；另外一种是防止空腔或坍塌的支撑材料。FDM工艺技术的优点是不污染环境，设备便宜，材料多样性且利用率高，缺点在于成品表面粗糙，尺寸有限且成型速度慢，需要额外的支撑材料。立体光固化打印技术(SLA)光固化成型是通过紫外激光束照射树脂液槽中的液态光敏树脂，使其固化后降低工作台处于液面下一个截面层厚的高度处，如此层层叠加制作出一个三维结构的实物。SLA选用的打印材料为液态，技术优点是发现时间最早，成熟度较高，成型速度较快，系统工作相对稳定，由于选用材料中不含颗粒的东西，因此尺寸精度高。SLA技术缺点是设备较为昂贵，系统对液体操作要求苛刻，成型件多为树脂，材料价格贵且性能有限，不利于长期储存，对环境污染严重。针对现有3D打印技术存在的缺陷，本专利技术将注凝成型技术与3D打印相结合，提出一种油墨3D打印成型方法，凝胶注模成型工艺的原理是原位凝胶固化，成型速度较快，能够近净尺寸成型复杂部件，并且坯体均匀性好、机械强度高、烧结性能优异，因此拓展凝胶注模成型技术与3D打印技术结合，将提供一种全新的3D打印技术，从而解决现有3D打印技术的缺陷，大大拓展应用3D成型的材料领域。中国专利CN201510257680.X公开了一种混合料浆3D打印装置及其打印成型方法，适于将金属粉末、陶瓷粉末以及复合材料粉末，以液态有机物为载体，通过3D打印成型为复杂形状。该专利存在以下问题：通过粉末原料与树脂液混合而成的泥浆流动性较差，需要借助外界压力才能与固化剂混合，并且该专利通过压缩空气的手段会产生大量的气泡，此外，泥浆通常比较稀难以固化，固化精度差，即使提高泥浆浓度也无法提高固化精度，从而导致成型慢，效率低，生坯强度不高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题针对现有技术的不足，引入注凝成型工艺，以有机溶剂为载体，结合3D打印技术，提供一种全新的油墨WC基铜基粉体3D打印坯体方法。本专利技术还提供一种油墨WC基铜基粉体3D打印成型方法。本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：提供一种油墨WC基铜基粉体3D打印成型方法，包括以下步骤：S1.以有机溶剂为载体，向有机溶剂中加入单体甲基丙烯酸羟乙酯、交联剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、添加剂乙酸乙酯、催化剂N,N-二甲基苯胺，再加入体积比为20～65%的WC基铜基粉体基粉体，球磨搅拌后得到低粘度、高固相体积分数的悬浮料浆A备用；S2.配好能与步骤S1有机单体发生胶凝反应的引发剂过氧化苯甲酰作为物质B备用；S3.将步骤S1中浆料A和步骤S2中物质B均匀混合，得到混合物C；S4.将混合物C输送至3D打印头并给予能加速有机单体聚合的温度，按照三维模型数据进行打印，层层堆积成型，最终得到所需形状的坯体。本专利技术的原理在于以高粘度、高浮力的有机溶剂为载体，加入高密度的WC基铜基粉体基粉体后形成分散性较好的粉体悬浮液，所述粉体悬浮液粘度低，固相含量高、流动性好，加入有机单体后，将分散均匀的粉体悬浮液中的颗粒包覆使之原位固定，从而得到粉体与高分子有机物的复合材料的悬浮液，通过与有机单体发生胶凝反应的物质B混合使悬浮液体中的有机单体发生化学交联或物理交联成三维网络状结构，结合3D打印技术快速制备得到高深坯强度和精准度的坯体。优选地，步骤S1中所述甲基丙烯酸羟乙酯加入量为55～65wt%，所述乙酸乙酯加入量为7～9wt%，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯加入量为8～12wt%，催化剂N,N-二甲基苯胺加入量为1～3wt%。优选地，步骤S1中所述有机溶剂中还加入了0.1～1wt%的除泡剂。优选地，步骤S2中步骤S2中所述物质B与料浆A的质量比为2:90～100。优选地，步骤S4中所述三维模型数据为使用三维造型软件设计出所需结构形状的零件模型，将零件模型进行分层切片处理，层片厚度为0.05～0.2mm。本专利技术还提供一种油墨WC基铜基粉体3D打印成型方法，包括以下步骤：将上述油墨WC基铜基粉体3D打印坯体方法制备得到的坯体进行干燥，得到高强度坯体，然后排胶并烧结，得到最终产品。优选地，所述干燥是指在将坯体在室温放置24～72h，然后在60℃下真空干燥。优选地，所述排胶并烧结是指坯体在600℃保温3h进行排胶处理，再放置在真空条件下，温度为1000～1300℃下烧结2h。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术针对现有3D打印技术存在的缺陷，将注凝成型技术与3D打印相结合，提出一种油墨3D打印成型方法，将原位凝胶固化原理与3D打印结合，无需原胚和开发模具，也不需加工，就能直接根据计算机图形数据，通过增加材料的方法生成任何形状的复杂形状物体，该方法在保证了注凝成型技术中坯体均匀性好、机械强度高、烧结性能优异的优点同时，还极大地提高了生产效率，打印得到的坯体生坯强度高、精准度高。本专利技术以低粘度、高固相体积分数、流动性好的粉体悬浮液作为3D打印原料，无需借助外界压力即可在3D打印设备中实现输送、混合和挤出，具有成本低、可靠性高、操作性强等优点，并且固化时间快，固化精度高，易于实现工业化生产。附图说明图1本专利技术工艺流程图。图2本专利技术设备示意图。具体实施方式本专利技术提供一种油墨WC基铜基粉体3D打印成型方法，具体工艺方法如图1所示，包括以下步骤：S1.以有机溶剂为载体，向有机溶剂中加入单体甲基丙烯酸羟乙酯、交联剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、添加剂乙酸乙酯、催化剂N,N-二甲基苯胺，再加入体积比为20～65%的WC基铜基粉体基粉体，球磨搅拌后得到低粘度、高固相体积分数的悬浮料浆A备用；S2.配好能与步骤S1有机单体发生胶凝反应的引发剂作为物质B备用；S3.将步骤S1中浆料A和步骤S2中物质B均匀混合，得到混合物C；S4.将混合物C输送至3D打印头并给予能加速有机单体聚合的温度，使得3D打印头150℃的氛围下打印，按照三维模型数据进行打印，层层堆积成型，最终得到所需形状的坯体；S6.将步骤S5得到的坯体进行干燥，得到高强度坯体，然后排胶并烧结，得到最终产品。其中，步骤S1中是将高密度的WC基铜基粉体基粉体和水配成低粘度、高固相体积分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油墨WC基铜基粉体3D打印坯体方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.以有机溶剂为载体，向有机溶剂中加入单体甲基丙烯酸羟乙酯、交联剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、添加剂乙酸乙酯、催化剂N,N‑二甲基苯胺，再加入体积比为20～65%的WC基铜基粉体基粉体，球磨搅拌后得到低粘度、高固相体积分数的悬浮料浆A备用；S2.配好能与步骤S1有机单体发生胶凝反应的引发剂过氧化苯甲酰作为物质B备用；S3.将步骤S1中浆料A和步骤S2中物质B均匀混合，得到混合物C；S4.将混合物C输送至3D打印头并给予能加速有机单体聚合的温度，按照三维模型数据进行打印，层层堆积成型，最终得到所需形状的坯体。

【技术特征摘要】
1.一种油墨WC基铜基粉体3D打印坯体方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.以有机溶剂为载体，向有机溶剂中加入单体甲基丙烯酸羟乙酯、交联剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、添加剂乙酸乙酯、催化剂N,N-二甲基苯胺，再加入体积比为20～65%的WC基铜基粉体基粉体，球磨搅拌后得到低粘度、高固相体积分数的悬浮料浆A备用；S2.配好能与步骤S1有机单体发生胶凝反应的引发剂过氧化苯甲酰作为物质B备用；S3.将步骤S1中浆料A和步骤S2中物质B均匀混合，得到混合物C；S4.将混合物C输送至3D打印头并给予能加速有机单体聚合的温度，按照三维模型数据进行打印，层层堆积成型，最终得到所需形状的坯体。2.根据权利要求1所述油墨WC基铜基粉体3D打印坯体方法，其特征在于，步骤S1中所述甲基丙烯酸羟乙酯加入量为55～65wt%，所述乙酸乙酯加入量为7～9wt%，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯加入量为8～12wt%，催化剂N,N-二甲基苯胺加入量为1～3wt%。3.根据权利要求1所述油墨WC基铜基粉体3D打印坯体方法，其特征在于，步骤S1...

【专利技术属性】
技术研发人员：银锐明，徐凯，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43