The invention relates to a new method of 3D metal printing based on self-assembled molecular film control technology, belonging to the field of 3D metal printing and micro-nano manufacturing. The invented new method of 3D metal printing requires adding a special organic molecule to the electroplating bath, which can form a dense and well insulated self-assembled molecular film on the whole surface of the printed metal. The molecule film can effectively isolate the printed parts from the electrolyte and block all electrochemical reactions on the surface of the printed parts. In the printing process, a certain reduction potential should be applied to the printed part to reduce the metal ions in the electroplating bath. The function of laser is to remove the self-assembled molecular film adsorbed on the metal surface and make the metal contact with the electrolyte directly, so that the electrodeposition can only occur in the laser irradiation area, thus realizing the manufacturing of metal additives at specified positions.
【技术实现步骤摘要】
一种基于对自组装分子膜控制技术的金属微3D打印方法
本专利技术属于增材制造及微纳制造领域,涉及一种基于对自组装分子膜控制技术、激光技术和电化学技术的金属增材制造新方法。技术背景增材制造技术是一种基于离散堆积成形思想一种成形技术。该技术借助计算机,CAD等工件,对三维实体进行切片分层,用逐层变化的截面来逐层构建三维形体。该技术无需模具和夹具,而且具有构建复杂形状的能力。目前对于塑料等非金属材料的3D打印已经基本达到商业应用的水平。但是对于金属的3D打印,目前还一直处于实验室阶段。目前的金属3D打印技术的原理主要为金属粉末烧结技术,另外还有熔滴打印技术,超声波3D金属打印技术等。对于金属粉末烧结技术,根据其采用热源的不同,又可分为电子束熔融技术、电子束焊接技术和选择性激光熔融技术等。上述技术的原理非常类似,可统一归类为基于热物理方法的3D金属打印;都需要将金属粉末在指定的位置高温融化,再凝固形成3D金属实体。该融化凝固过程通常会导致被打印金属零件出现表面粗糙、应力集中、晶粒粗大、组织不均匀、气孔、机械强度低等问题。上述问题是采用热物理方法的3D金属打印技术很难克服的。另外,上述技术受热源尺寸和金属粉末大小的限制,通常不能打印特征尺寸小于一个毫米的金属构件。电镀技术和电铸技术是基于电化学技术的金属增材制造工艺,已经在工业界取得了非常广泛的应用。目前的电镀技术通常用于金属零件的表面处理,其镀层厚度通常为微米级别。电镀技术不能用于3D金属打印的原因在于起不能实现指定位置的金属沉积。类似与电镀技术,电铸技术为另一种基于电化学原理的金属增材制造技术。电铸技术需要借助 ...
【技术保护点】
1.一种基于对自组装分子膜控制技术的金属微3D打印方法,其特征在于:电镀液中含有一种有机分子,该有机分子可自发的吸附在被打印的金属表面,形成致密且绝缘的自组装分子膜,该分子膜可有效实现工件与电镀液的物理隔离,阻断在金属表面发生的所有电化学反应;打印过程中,对工件需施加可使电镀液中的金属离子在其表面发生还原反应的电势,同时采用能量密度合适的激光来去除吸附在金属表面的自组装分子膜,使金属表面直接与电镀液接触,从而控制电化学沉积只发生在激光照射区域。
【技术特征摘要】
1.一种基于对自组装分子膜控制技术的金属微3D打印方法,其特征在于:电镀液中含有一种有机分子,该有机分子可自发的吸附在被打印的金属表面,形成致密且绝缘的自组装分子膜,该分子膜可有效实现工件与电镀液的物理隔离,阻断在金属表面发生的所有电化学反应;打印过程中,对工件需施加可使电镀液中的金属离子在其表面发生还...
【专利技术属性】
技术研发人员:张彦振,刘永红,李德格,
申请(专利权)人:中国石油大学华东,
类型:发明
国别省市:山东,37
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