一種低熔點金屬的3D復印方法技術

本發明專利技術屬于低熔點金屬加工技術領域，具體涉及一種低熔點金屬的3D復印方法。本發明專利技術的方法包括如下步驟：1)制備復印模具；2)將低熔點金屬注入所述復印模具中進行復印。低熔點金屬的熱膨脹系數小，甚至為零，復制的產品精度高。利用低熔點金屬作為產品原材料，可以實現快速回收及再利用，節約成本。同時綠色環保，對環境友好，可持續發展。可持續發展。

【技術實現步驟摘要】
一種低熔點金屬的3D復印方法


[0001]本專利技術屬于低熔點金屬加工
，具體涉及一種低熔點金屬的3D復印方法。

技術介紹

[0002]3D復印技術是相對于3D打印技術而提出來的概念，顧名思義，是指大批量復制三維實體的技術。廣義上講，所有依靠“模子”來重復成型制品的技術均屬于3D復印的范疇，例如金屬鑄造、金屬壓鑄、沖壓等金屬加工技術，以及粉末注射成型技術等。
[0003]當前市場上所有的3D復印技術都是針對高溫金屬或者塑料而言的，并且這些材料一旦成型之后特別難于回收或回收成本極高，從而造成生產成本的增加以及資源的過渡使用，也不是環境友好型的綠色經濟模式，違背當前的發展理念。
[0004]有別于傳統的3D復印技術中的金屬，液態金屬或稱低熔點金屬指的是一大類熔點低于300℃的金屬材料。近年來，低熔點金屬，特別是在室溫條件下呈液態的金屬，在先進制造領域異軍突起，顯示出了大量獨特的技術優勢。低熔點金屬由于其熔點低的特性，熔煉溫度低，結合3D打印技術尤其是塑料材料，可以實現快速智能制備，同時此種材料好回收，完全可做環境友好型的綠色經濟模式，進一步擴大低熔點金屬在先進制造領域的應用。

技術實現思路

[0005]針對現有技術中的3D復印主要以高溫金屬或塑料為原料，不夠綠色環保的問題，本專利技術提供一種以低熔點金屬為原料的3D復印方法，本專利技術的方法包括如下步驟：
[0006]1)制備復印模具；
[0007]2)將低熔點金屬注入所述復印模具中進行復印。
[0008]優選的，所述低熔點金屬為熔點300℃以下的金屬或合金。
[0009]優選的，所述低熔點金屬為鎵、銦、錫、鋅、鉍、鉛、鎘、汞、鈉、鉀、鎂、鋁、鐵、鉆、錳、鈦、釩中的一種的單質或多種形成的合金；
[0010]優選地，所述合金為鎵銦合金、鎵銦錫合金、鎵錫合金、鎵鋅合金、鎵銦鋅合金、鎵錫鋅合金、鎵銦錫鋅合金、鎵錫鎘合金、鎵鋅鎘合金、鉍銦合金、鉍錫合金、鉍銦錫合金、鉍銦鋅合金、鉍錫鋅合金、鉍銦錫鋅合金、錫鉛合金、錫銅合金、錫鋅合金、錫銀銅合金、鉍鉛錫合金中的一種或多種。
[0011]優選的，所述模具的材質為金屬或塑料。
[0012]優選的，所述金屬模具為不銹鋼模具，且應避免選擇鋁合金模具。
[0013]優選的，所述模具的材質為塑料，所述模具通過3D打印制備得到。以塑料為模具，模具可通過3D打印制備得到，模具的精度高，可在短時間內進行大量的制備。
[0014]優選的，所述復印模具的熔點比所述低熔點金屬的熔點高50～100℃。
[0015]優選的，復制過程中，環境混度低于合金熔點5～100℃，優選10～50℃，更優選20～30℃。
[0016]進一步優選的，控制環境溫度不能低于
?
30℃。對于塑料模具而言，若環境溫度低
于
?
30℃容易導致材料的冷脆，容易發生碎裂，在上述溫度下可對塑料模具起到一定的保護，
[0017]優選的，所述低熔點金屬以鑄錠或粉末的形式注入所述復印模具。
[0018]優選的，所述低熔點金屬注入所述復印模具的過程在氬氣保護下進行。
[0019]本專利技術具有如下有益效果：
[0020]1、低熔點金屬的熱膨脹系數小，甚至為零，復制的產品精度高。
[0021]2、利用3D打印進行即時復雜模具的制備，實現智能制造。尤其使用工程塑料作為模具材料是，可實現復制過程的快速高效進行，大大提高生產效率。
[0022]3、利用低熔點金屬作為產品原材料，可以實現快速回收及再利用，節約成本。同時綠色環保，對環境友好，可持續發展。
附圖說明
[0023]圖1為實施例1所述方法的流程示意圖。
具體實施方式
[0024]以下實施例用于說明本專利技術，但不用來限制本專利技術的范圍。
[0025]實施例1
[0026]第一步，取純金屬鉍，銦和錫若干，然后在真空熔煉爐中進行配制BiInSn合金，其熔點為60℃。
[0027]第二步，利用3D打印設備，用PLA材料，打印一個拉伸試樣模具，時長大約30min。
[0028]第三步，將合金注入到拉伸模具中，待冷卻后取出。全程時間不到45min。
[0029]第四步，將制備的合金拉伸試樣進行拉伸實驗。
[0030]測試其抗拉強度為15.5MPa，本實施例的制備流程圖如圖1。
[0031]實施例2
[0032]第一步，取純金屬鉍，銦和錫若干，然后在真空熔煉爐中進行配制BiInSn合金，其熔點為60℃。將制備的合金通過超聲霧化的方法制備粒徑均勻的粉末，并篩選出粉末粒徑為10微米左右的待用。
[0033]第二步，利用3D打印設備，打印一個拉伸試樣模具。
[0034]第三步，將合金粉末置于注射機中，注射溫度為室溫，模溫室溫，注射壓力10MPa，注射速度為20cm3/s，保壓時間為10min，保壓壓力為10MPa。通過注射成型技術注入到拉伸模具中。第四步，將注射成形的坯料放置于真空燒結爐中進行燒結，溫度為55℃，時間為5h。
[0035]測試其抗拉強度為16.9MPa
[0036]實施例3
[0037]將實例1中的方法進行批量化生產，測其尺寸誤差為
±
0.01mm，檢測其抗拉強度平均為15.4
±
0.5MPa。
[0038]實施例4
[0039]第一步，取純金屬鉍，銦和錫若干，然后在真空熔煉爐中進行配制BiInSn合金，其熔點為100℃。
[0040]第二步，利用3D打印制備出類似傳統塑料注射成型的拉伸模具。
[0041]第三步，利用注射成型機，進行復制拉伸試樣。
[0042]測試其試樣尺寸誤差在
±
0.01mm，抗拉強度15.8
±
0.7MPa
[0043]實施例5
[0044]與實施例3相比，改變模具的選擇，改為利用傳統的砂芯鑄模。模具制作時間為1h，且每次只能澆鑄一個試樣。制備多組拉伸試樣，測其尺寸誤差在
±
0.1mm，其抗拉強度平均為14.6
±
3MPa。對比實施例3可知，實施例5比實施例3尺寸精度保持差了一個數量級，強度穩定性也差了很多。
[0045]雖然，上文中已經用一般性說明、具體實施方式及試驗，對本專利技術作了詳盡的描述，但在本專利技術基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本專利技術精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本專利技術要求保護的范圍。
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種低熔點金屬的3D復印方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：1)制備復印模具；2)將低熔點金屬注入所述復印模具中進行復印。2.根據權利要求1所述的3D復印方法，其特征在于，所述低熔點金屬為熔點300℃以下的金屬或合金。3.根據權利要求2所述的3D復印方法，其特征在于，所述低熔點金屬為鎵、銦、錫、鋅、鉍、鉛、鎘、汞、鈉、鉀、鎂、鋁、鐵、鉆、錳、鈦、釩中的一種的單質或多種形成的合金；優選地，所述合金為鎵銦合金、鎵銦錫合金、鎵錫合金、鎵鋅合金、鎵銦鋅合金、鎵錫鋅合金、鎵銦錫鋅合金、鎵錫鎘合金、鎵鋅鎘合金、鉍銦合金、鉍錫合金、鉍銦錫合金、鉍銦鋅合金、鉍錫鋅合金、鉍銦錫鋅合金、錫鉛合金、錫銅合金、錫鋅合金、錫銀銅合金、鉍鉛錫合金中的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：史金濤，王磊，劉靜，
申請(專利權)人：中國科學院理化技術研究所，
類型：發明
國別省市：