一种用于选择性激光烧结3D打印精密铸造蜡模粉末材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于3D打印材料技术领域，公开了一种用于选择性激光烧结3D打印精密铸造蜡模粉末材料及其制备方法与应用。本发明专利技术材料包括以下质量计的组分：石油蜡、蜂蜡、褐煤蜡、PE蜡、添加树脂、增韧剂、硬脂酸、流平剂分别为30～80份、0～10份、0～10份、0～5份、0～20份、3～10份、0.5～5份、0.2～5份或20～70份、10～20份、10～20份、5～10份、20～30份、10～20份、5～10份、0.2～5份；表面活性剂1～10‰；脱模剂1‰～10‰；抗静电剂0‰～5‰；紫外线吸收剂0～5‰；抗氧剂0～10‰；无机填料0～10％。其具有硬度适中、熔点低、收缩率低等特定，可应用于3D打印中。 1

Selective laser sintering 3D printing precision casting wax mold powder material and its preparation method and Application

The invention belongs to the technical field of 3D printing material, and discloses a kind of powder material for the selective laser sintering 3D printing precision casting wax mold and the preparation method and application. The present invention includes components of the following mass: petroleum wax, beeswax, lignite wax, PE wax, adding resin, toughening agent, stearic acid, and leveling agent in 30~80, 0~10, 0~5, 0~20, 3~10, 0.5 to 5, 0.2 to 5 or 20~70, 10~20, 10~20, 5~10, etc. 30, 10~20, 5~10, 0.2 to 5, 1~10 per 1000, 1 per thousand to 10 per 1000, 0% to 5 per 1000 antistatic agent, 10~20 per 1000 UV absorber, antioxidant 0~10 per thousand and 0 ~ 10% inorganic fillers. It has the advantages of moderate hardness, low melting point, low shrinkage and so on. It can be applied to 3D printing. One

【技术实现步骤摘要】
一种用于选择性激光烧结3D打印精密铸造蜡模粉末材料及其制备方法与应用
本专利技术属于3D打印材料
，特别涉及一种用于选择性激光烧结3D打印精密铸造蜡模粉末材料及其制备方法与应用。
技术介绍
3D打印技术是利用计算机三维数字化设计目标模型，然后通过3D打印设备将“打印材料进行逐层叠加”，最后将数字模型变成实物。3D打印技术是制造业转型升级的核心技术之一，在精密铸造领域中已有很多企业尝试采用3D打印技术，但是打印材料一直是困扰着大家的一个难题。目前择性激光融化、立体光刻、选择性激光烧结、三维打印与胶粘等3D打印技术正在不断与铸造工业融合，以期开创出更新的制造模式。SLS是3D打印技术中非常常用和重要的一种打印技术，用于选择性激光烧结的材料是各类粉末，包括尼龙粉、覆裹尼龙的玻璃粉、聚碳酸酯粉、聚酰胺粉、蜡粉、金属粉(打印后常须进行再烧结及渗铜处理)、覆蜡金属粉以及覆裹热凝树脂细沙等。熔模铸造也称熔模精密铸造，其以失蜡法为铸造方法，以最终产品为摹本，通过模具制造、蜡模制造、型壳制造、浇注成型、铸件后处理等步骤得到最终铸件独特的制造优势。熔模精密铸造应用范围较广，高端铸件优势明显。但是熔模精密铸造工艺复杂制造周期长，难以满足现代社会对企业产品快速多样化和的需求。因为技术、材料以及设备价格原因，3D打印应用于铸造行业起步较晚，但是随着传统铸造行业生存压力的增加，以及熔模铸造法在制作航天航空等精密构件模型过程中的困难，铸造企业不断探索转型升级的路径、方法，3D打印对于设计制造一体化、提高效率、降低成本等逐渐受到越来越多人的青睐。熔模精密铸造蜡模在制备过程中易出现收缩、蜡模表面出现凹痕、脱模时型壳胀裂等问题，3D打印技术因为是逐层打印，在这些方面有很大的改善。目前市面上选择性激光烧结3D打印材料中蜡粉材料种类较少，市面上应用于精铸蜡模的3D打印蜡粉是以普通蜡粉或普通蜡粉/硬脂酸为材料，普通蜡粉为石蜡、普通铸造蜡或其他低分子聚合物制粉而成。蜡粉成粉和性质单一，无法满足复杂或者精细部件蜡模的制作，低分子聚合物运动粘度、熔点高，在铸造部件熔融脱蜡步骤会增加难度。专利CN104693579A公开了通过双粒径级配的蜡粉基料配比并添加硬脂酸、白炭黑、炭黑、短切碳纤维来制备一种激光烧结3D打印用复合改性蜡粉的方法，虽然该方法制备的蜡粉改善静电吸附团聚现象，制作的蜡模尺寸精度强度可达到熔模铸造蜡型要求，但是因为蜡粉粒径及粒径比要求高，局限性及原料问题较大，当蜡粉成粉发生改变时对蜡粉打印效果有很大影响。其选用蜡粉为熔点较低的低分子量蜡粉，对总体蜡粉的性能未做要求，对于大型蜡组和薄壁结构的蜡模型制作，较难满足要求，因为选用的是蜡粉同时又增加了原料的要求。专利CN1326828A公开了一种用于激光烧结快速成型精铸蜡模的低熔点粉末，其以聚乙烯为原材料制备蜡粉，然后添加表面活性剂、脱模剂、光吸收剂、降粘剂、防静电剂、增强增韧剂、填料等，虽然制得的粉末材料烧结性好、成型优良，对精铸适应性好，但是以聚乙烯为原料使得整体蜡料本身运动粘度高，同时收缩性大，在铸件做型壳时有很大影响。高品质的选择性激光烧结3D打印精密铸造蜡粉对于促进3D打印-精密铸造有着举足轻重的作用，同时可创造较大的社会价值。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种用于选择性激光烧结3D打印精密铸造蜡模粉末材料。本专利技术另一目的在于提供一种上述用于选择性激光烧结3D打印精密铸造蜡模粉末材料的制备方法。本专利技术再一目的在于提供上述用于选择性激光烧结3D打印精密铸造蜡模粉末材料在3D打印中的应用。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种用于选择性激光烧结3D打印精密铸造蜡模粉末材料，包括以下质量计的组分：石油蜡30～80份；蜂蜡0～10份；褐煤蜡0～10份；PE蜡0～5份；添加树脂0～20份；增韧剂3～10份；硬脂酸0.5～5份；流平剂0.2～5份；表面活性剂1～10‰；脱模剂1‰～10‰；抗静电剂0‰～5‰；紫外线吸收剂0～5‰；抗氧剂0～10‰；无机填料0～10％。或包括以下质量计的组分：石油蜡20～70份；蜂蜡10～20份；褐煤蜡10～20份；PE蜡5～10份；添加树脂20～30份；增韧剂10～20份；硬脂酸5～10份；流平剂0.2～5份；表面活性剂1～10‰；脱模剂1‰～10‰；抗静电剂0‰～5‰；紫外线吸收剂0～5‰；抗氧剂0～10‰；无机填料0～10％。所述的石油蜡可为70#微晶蜡、80#微晶蜡、85#微晶蜡、682#微晶蜡、54#全精炼石蜡、58#全精炼石蜡、62#全精炼石蜡、62#半精炼石蜡、64#全精炼石蜡、64#半精炼石蜡、66#全精炼石蜡、66#半精炼石蜡中的一种或一种以上。所述添加树脂可为C5石油树脂、C5加氢石油树脂、C9石油树脂、C9加氢石油树脂、萜烯树脂、氯化芳香石油树脂、松香树脂中的一种或一种以上。所述的增韧剂可为APAO、低分子聚乙烯、低分子聚丙烯、聚异丁烯、乙烯-丙烯共聚物、乙基纤维素、EVA、氯化聚乙烯、聚苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯嵌段共聚物中的一种或一种以上。所述的流平剂为本领域常规使用的流平剂即可，如可为丙烯酸酯共聚物。所述的表面活性剂可为十二烷基苯磺酸钠、磺酸钠、二辛基琥珀酸磺酸钠、烷基醚羧酸盐、烷基三甲基铵盐、烷基二甲基苄基铵盐等中的一种或一种以上。所述的脱模剂优选为硬脂酸锌。所述的抗静电剂为本领域常规使用的抗静电剂即可，如可为硬脂酰胺丙基-β-羧乙基-二甲基磷酸二氢铵、ECH抗静电剂、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基二甲基季铵硝酸盐等中的一种或一种以上。所述的抗氧剂本领域常规使用的抗氧剂即可，如可为抗氧剂1010、抗氧剂264、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂300等中的一种或一种以上。所述的紫外线吸收剂本领域常规使用的紫外线吸收剂即可，如可为紫外线吸收剂uv531、紫外线吸收剂uv-9、紫外线吸收剂770等中的一种或一种以上。所述的无机填料可为硅微粉、纳米碳酸钙、纳米Al2O3中的一种或一种以上。所述无机填料的纳米粉末粒径小于等于100μm，同时无机填料还起到了降粘剂的作用，不仅可以减少铸造蜡的体积收缩率，同时达到一定降粘效果，控制无机填料的量，使其在铸件的失蜡阶段也不会有残留。本专利技术用于选择性激光烧结3D打印精密铸造蜡模粉末材料还可以含有本领域常规的添加剂，如色料等。本专利技术还提供一种上述用于选择性激光烧结3D打印精密铸造蜡模粉末材料的制备方法，包括以下步骤：将石油蜡、蜂蜡、褐煤蜡混合，90～100℃加热搅拌融化，得到蜡液A；搅拌加入PE蜡、添加树脂、增韧剂、硬脂酸、流平剂，继续加热搅拌30min～1h，得到蜡液B；冷却、粉碎，或钢带选料成型造粒，得到基蜡C；将基蜡C通过机械低温冷冻粉碎法造粉，搅拌加入表面活性剂和脱模剂，真空干燥得到蜡粉基料D；将基料D加入到双锥混合机中，加入抗静电剂、紫外线吸收剂、抗氧剂、无机填料，混合均匀，得到用于选择性激光烧结3D打印精密铸造蜡模粉末材料。所述表面活性剂和脱模剂使用前先溶于溶剂中，并通过喷雾形式加入粉料中。所述钢带选料成型造粒指将蜡液B送到布料器，布料器温度为100℃，并通过钢带选料成型，钢带线速度为4～5m/min；采用冷风或冷水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于选择性激光烧结3D打印精密铸造蜡模粉末材料，其特征在于包括以下质量

【技术特征摘要】
1.一种用于选择性激光烧结3D打印精密铸造蜡模粉末材料，其特征在于包括以下质量计的组分：石油蜡30～80份；蜂蜡0～10份；褐煤蜡0～10份；PE蜡0～5份；添加树脂0～20份；增韧剂3～10份；硬脂酸0.5～5份；流平剂0.2～5份；表面活性剂1～10‰；脱模剂1‰～10‰；抗静电剂0‰～5‰；紫外线吸收剂0～5‰；抗氧剂0～10‰；无机填料0～10％；或包括以下质量计的组分：石油蜡20～70份；蜂蜡10～20份；褐煤蜡10～20份；PE蜡5～10份；添加树脂20～30份；增韧剂10～20份；硬脂酸5～10份；流平剂0.2～5份；表面活性剂1～10‰；脱模剂1‰～10‰；抗静电剂0‰～5‰；紫外线吸收剂0～5‰；抗氧剂0～10‰；无机填料0～10％。2.根据权利要求1所述的用于选择性激光烧结3D打印精密铸造蜡模粉末材料，其特征在于：所述的石油蜡为70#微晶蜡、80#微晶蜡、85#微晶蜡、682#微晶蜡、54#全精炼石蜡、58#全精炼石蜡、62#全精炼石蜡、62#半精炼石蜡、64#全精炼石蜡、64#半精炼石蜡、66#全精炼石蜡、66#半精炼石蜡中的一种或一种以上。3.根据权利要求1所述的用于选择性激光烧结3D打印精密铸造蜡模粉末材料，其特征在于：所述添加树脂为C5石油树脂、C5加氢石油树脂、C9石油树脂、C9加氢石油树脂、萜烯树脂、氯化芳香石油树脂、松香树脂中的一种或一种以上。4.根据权利要求1所述的用于选择性激光烧结3D打印精密铸造蜡模粉末材料，其特征在于：所述的增韧剂为APAO、低分子聚乙烯、低分子聚丙烯、聚异丁烯、乙烯-丙烯共聚物、乙基纤维素、EVA、氯化聚乙烯、聚苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯嵌段共聚物中的一种或一种以上。5.根据权利要求1所述的用于选择性激光烧结3D打印精密铸造蜡模粉末材料，其特征在于：所述的流平剂为丙烯酸酯共聚物；所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、磺酸钠、二辛基琥珀酸磺酸钠、烷基醚羧酸盐、烷基三甲基铵盐、烷基二甲基苄基铵盐中的一种或一种以上；所述的脱模剂为硬脂酸锌；所述的抗静电剂为硬脂酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：范智勇，汤从海，范德贤，
申请(专利权)人：广州市德馨蜡制品有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44