[发明专利]一种双金属材料的3D打印方法

权利要求书

1.一种双金属材料的3D打印方法，其特征在于，包括下列步骤：

（一）浆料制备：

（1）将直径0.1~200微米的铜金属颗粒与粘结剂在球磨机中混合15~60分钟，铜金属颗粒与粘结剂的体积比例为（4~7）：1，从而得到均匀混合的铜浆料，所述粘结剂是：聚合物和溶剂质量比例为1：3~5；

（2）将直径0.1~200微米的铁金属颗粒与粘结剂在球磨机中混合15~60分钟，金属颗粒与粘结剂的体积比例为（1~3）：1，得到均匀混合的铁浆料，所述粘结剂是：聚合物和溶剂质量比例为1：3~5；

（二）打印过程：

（1）导入预先设计好STL格式的模型，该模型由两部分组成，每部分对应于一种金属材料，由软件自动生产打印轨迹；

（2）3D打印开始时，气泵按照设置好的程序持续给铜浆料注射器压力，使铜浆料在稳定的压力下从锥形喷嘴挤出成丝，铜浆料注射器按照预先设置的程序移动，使挤出的铜长丝在基板上成型，第一层程序走完后，铜浆料注射器撤出；

（3）气泵按照设置好的程序持续给铁浆料注射器压力，使铁浆料在稳定的压力下从锥形喷嘴挤出成丝，铁浆料注射器按照预先设置的程序移动，使挤出的长丝在基板上成型，程序走完后，铁浆料注射器撤出；

（4）当铜浆料注射器与铁浆料注射器交替走完一次后，第一层成型完毕，铜浆料注射器与铁浆料注射器在程序的控制下，重复（1）（2）两个步骤，往复运动逐层成型，最终成型双金属材料三维零件；

（三）对双金属材料三维零件进行真空高温热处理，包括：

（1）抽真空：将待烧结的双金属零件放入烧结炉中，用机械泵进行抽真空，真空度与所采用的两种金属浆料性质需要保持匹配，真空度调节为1Pa-100Pa，使铜金属粉末部分生成氧化膜，降低铜颗粒融合程度，减少铜的收缩率；

（2）粘结剂热解：将真空炉以600℃/h的速度升温到300~400℃，并且在该温度下保持1~2h，等待粘结剂完全热解，此时双金属材料三维零件发生第一次收缩，此时铁金属部分体积比铜金属部分体积小，这是由于铁金属浆料粘结剂比例大，故收缩率大的原因；

（3）金属颗粒烧结：粘结剂热解后，将真空炉以600℃/h的速度升温到900~1050℃，此时关闭机械泵，停止抽真空，防止铜粉末大量挥发，并且在该温度下保持3~12h，进行金属颗粒之间的烧结，此时双金属材料三维零件发生第二次收缩，金属颗粒开始融化，铁颗粒融化程度较小，铜颗粒融化程度较高，最终使两部分金属体积趋于一致；

（4）冷却：待双金属零件充分烧结后，将烧结炉自行冷却，此时需要向烧结炉中通惰性气体后再取出样品，防止样品在空气中氧化。

2.根据权利要求1所述的一种双金属材料的3D打印方法，其特征在于：所述聚合物包括聚乳酸PLA，聚乙烯醇PVA或壳聚糖。

3.根据权利要求1所述的一种双金属材料的3D打印方法，其特征在于：所述溶剂包括二氯甲烷DCM，水或无水乙醇溶液。

4.根据权利要求1所述的一种双金属材料的3D打印方法，其特征在于：所述步骤（一）中铜浆料制备时，球磨机转速为300~800r/min。

5.根据权利要求1所述的一种双金属材料的3D打印方法，其特征在于：所述步骤（一）中铁浆料制备时，球磨机转速为300~800r/min。

6.根据权利要求1所述的一种双金属材料的3D打印方法，其特征在于：所述步骤（二）中铜浆料注射器压力为0.1-5Mpa。

7.根据权利要求1所述的一种双金属材料的3D打印方法，其特征在于：所述步骤（二）中铁浆料注射器压力为0.1-5Mpa。