发明公布-201910282860.1-用于大件3D打印的金属粉末注射成型线材及其制备方法

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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 109988390 A
(43)申请公布日 2019.07.09
(21)申请号 201910282860 .1
(22)申请日 2019 .04 .09
C08K 3/08(2006 .01)
B33Y 70/00(2015 .01)
(71)申请人深圳市众德祥科技有限公司
地址 518000 广东省深圳市坪山区坪山街
道兰金四路14号1号厂房201
(72)发明人刘相权
(74)专利代理机构深圳市鼎泰正和知识产权代
理事务所(普通合伙) 44555
代理人陈文姬
(51)Int .Cl .
C08L 59/00(2006 .01)
C08L 23/06(2006 .01)
C08L 23/12(2006 .01)
C08L 23/16(2006 .01)
C08L 23/08(2006 .01)
CN 109988390 A
权利要求书1页
(54)发明名称
用于大件3D打印的金属粉末注射成型线材
及其制备方法
(57)摘要
本发明公开了一种用于大件3D打印的金属
粉末注射成型线材及其制备方法，
其配方包括：
粘结剂总组分按重量百分比算，包括共聚甲醛
80-90wt .％，骨干高聚物4-8wt .％，增韧剂36wt .％，
粘黏剂3-6wt .％；
金属粉末组分为振实
密度4 .5-5 .2g/cm ，
粒径D50＝4-15μm的气雾化
金属粉末，
粘结剂总组分与金属粉末组分的重量
百分比为1∶( 7-8 )。本发明制备的解决了行业在
实际应用过程中普遍存在的两个问题，
通过寻找
本行业更加合适的增韧剂来解决3D打印制备的
线材的过程中存在较脆较硬的问题，
通过不断优
选性能更加优异的粘黏剂来解决3D打印线材过
程中的线材粘结性不强易分层等问题。
说明书5页
附图1页
CN 109988390 A
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1 .一种用于大件3D打印的金属粉末注射成型线材，
其特征在于，
其配方包括：
粘结剂总
组分和金属粉末组分，
其中，
粘结剂总组分按重量百分比算，
包括以下各组分：
共聚甲醛8090wt .％，
骨干高聚物4-8wt .％，
增韧剂3-6wt .％，
粘黏剂3-6wt .％；
金属粉末组分选取振实
密度4 .5-5 .2g/cm ，
粒径D50＝4-15μm金属粉末，
所述粘结剂总组分与金属粉末组分的重量
百分比为1：
(78)。
2 .根据权利要求1所述的用于大件3D打印的金属粉末注射成型线材，
其特征在于，
金属粉末组分选取气雾化的：
316L或者17-4PH金属粉末。
3 .根据权利要求1所述的用于大件3D打印的金属粉末注射成型线材，
其特征在于，
骨干高聚物为改性聚乙烯、
改性聚丙烯、低熔点聚酰胺、
聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯中的
至少一种。
4 .根据权利要求3所述的用于大件3D打印的金属粉末注射成型线材，
其特征在于，
骨干高聚物为改性聚乙烯、
改性聚丙烯和低熔点聚酰胺中的至少一种。
5 .根据权利要求1所述的用于打印3D大件金属粉末注射成型线材，
其特征在于，
所述增
韧剂为低分子量三元乙丙橡胶、
聚烯烃弹性体、
热塑性弹性体、
乙烯-醋酸乙烯共聚物、马来
酸酐和丙烯酸酯类接枝共聚物中的至少一种。
6 .根据权利要求5所述的用于大件3D打印的金属粉末注射成型线材，
其特征在于，
增韧剂为低分子量三元乙丙橡胶、
聚烯烃弹性体、
热塑性弹性体中的至少一种。
7 .根据权利要求1所述的用于大件3D打印的金属粉末注射成型线材，
其特征在于，
粘黏剂为聚酯类聚合物、
聚醚类聚合物中的一种，
或者聚酯类聚合物与聚醚类聚合物的复
8 .根据权利要求7所述的用于大件3D打印的金属粉末注射成型线材，
其特征在于，
粘黏剂为聚酯类聚合物与聚醚类聚合物的复配，
复配比0 .6-1 .2。
9 .一种如权利要求1-8任一项所述的用于大件3D打印的金属粉末注射成型线材的制备
方法，
其特征在于，
包括以下步骤：
S1，
混合：
分别称量粘结剂总组分和金属粉末组分，
并按照配方比例将各组分加入高速
混合机中进行混合，
高速混料机设置转速300-600r/min，
混合时间为5-15min；
S2，
挤出线材：
密炼熔融，
设置密炼机温度155-195℃，
在密炼机中密炼25-55min，
料熔融表面均一性良好之后将喂料转移至挤出机中挤出线材，
包装入库。
10 .根据权利要求9所述的用于大件3D打印的金属粉末注射成型线材的制备方法，
征在于，
在S1之间还包括SO，
分别称量粘结剂总组分的各组分，
并按照配方比例进行混合，
从而制备得粘结剂总组分。
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用于大件3D打印的金属粉末注射成型线材及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及金属粉末注射成型(MIM)技术领域，
尤其是一种用于大件3D打印的金
属粉末注射成型线材及其制备方法。
背景技术
[0002] 3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，
它是一种以数字模型文件为基础，
运用粉
末状金属或塑料等可粘合材料，
通过逐层打印的方式来构造物体的技术。而3D打印技术中
目前应用最成熟、
最广泛的是熔融沉积制造(FDM)工艺，
FDM的材料一般是热塑性材料，
蜡、ABS、尼龙等，
以线材或丝状供料。FDM材料在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截面轮廓
和填充轨迹运动，
同时将熔化的材料挤出，
材料迅速凝固，
并与周围的材料凝结。
[0003] 金属粉末注射成型是将塑料注射成形技术引入到粉末冶金领域而形成的一种全
新的零部件加工技术，
该工艺技术具有尺寸精度高、成型速度快、
极高的材料利用率等特
[0004] 将3D打印技术和金属粉末注射成型技术两者进行结合，
未来应用市场将变得极
其可观。而目前将这将技术应用到市场中普遍存在的问题是：
[0005]
(1)3D打印需要的制备的线材具有高韧性，
而普通喂料制备的线材普遍较硬较脆
无法满足需求；
[0006]
(2)另外对于3D打印打制大件而言，
由于打印的制件普遍周长较大且打印所需时
间较长，
存在着3D打印的过程中线材外圈容易冷却过快导致与内圈线材粘接不牢等现象，
打印出来的产品出现分层，冷却后翘曲变形等问题。
[0007] 上述问题表现到烧结出来的制件也会出现分层、
力学性能下降、制件翘曲变形、
尺寸精度降低等问题。
发明内容
[0008] 本发明的目的是提供一种用于大件3D打印的金属粉末注射成型线材及其制备方
旨在从金属粉末注射成型线材的角度来解决3D 打印过程中存在的两个主要问题，
备的线材普遍韧性较差降低了 3D打印的效率，
在打制大件的过程中线材之间熔融后粘结
性不强易分层、
冷却后翘曲变形等现象。
[0009] 对本发明来说，
解决上述技术问题的解决办法是通过寻找更加适合金属粉末注
射成型线材工艺的增韧剂来解决线材的韧性问题，
以及通过使用经过多次试验优选的性
能更加优异的复配粘黏剂来解决材料的分层和力学性能下降的问题。
[0010] 本专利发明以常规的316L和17-4PH金属粉末对应的粘结剂，
设计的粘结剂具有
普适性，
即通过调节粘结剂里面不同组分的含量和配比可以适用多种不同的金属粉末以
满足客户的不同需求。
[0011] 本发明首先提供一种用于大件3D打印的金属粉末注射成型线材，
其配方包括：
结剂总组分和金属粉末组分，
其中，
粘结剂总组分按重量百分比算，
包括以下各组分：
CN 109988390 A
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甲醛(POM)80-90wt .％，骨干高聚物4-8wt .％，
增韧剂3-6wt .％，
粘黏剂3-6wt .％；
金属粉
末组分选取振实密度4 .5-5 .2g/cm ，
粒径D50＝415μm金属粉末，
所述粘结剂总组分与金
属粉末组分的重量百分比为1∶(7-8)。
[0012] 所述金属粉末组分选取气雾化的：
316L或者17-4PH金属粉末，选取气雾化的金属
粉末可以为3D打印大件带来更好的表面光洁度。
[0013] 所述骨干高聚物为改性聚乙烯(PE)、
改性聚丙烯、低熔点聚酰胺、
聚甲基丙烯酸
甲酯和聚苯乙烯中的至少一

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