CN107649676A - 一种3d打印用铝合金粉体材料 - Google Patents

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    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了一种3D打印用铝合金粉体材料，由如下重量份的原料组成：铝粉150‑180份，铟粉5‑10份，纳米碳化硅2‑6份，磷酸铁锂1‑5份，松香8‑15份，半精炼石蜡3‑8份。本发明的3D打印用铝合金粉体材料在高温熔化打印的时候材料本身不易被氧化，打印成型后材料内的杂质含量低且均一性高。用本发明的铝合金粉体熔点低易于成型，但该铝合金粉体打印出来的铝合金材料具有更高的机械强度，适用于更加广阔的领域。

Description

一种3D打印用铝合金粉体材料
技术领域
本发明涉及一种3D打印材料，更确切地说，是一种3D打印用铝合金粉体材料。
背景技术
3D打印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。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。
运用金属粉末进行3D打印的时候金属粉末先被高温熔化，然后再一层层叠加成需要打印的物体。铝合金粉体作为打印材料的一种，在打印过程中铝粉易被高温氧化生成杂质氧化铝，影响打印成型后材料的纯度和均一性。铝合金粉体相对来说熔点低易于成型，但是成型后的材料整体强度也不高，应用领域有限。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题，从而提供一种3D打印用铝合金粉体材料。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种3D打印用铝合金粉体材料，由如下重量份的原料组成：铝粉150-180份，铟粉5-10份，纳米碳化硅2-6份，磷酸铁锂1-5份，松香8-15份，半精炼石蜡3-8份。
所述3D打印用铝合金粉体材料的制备方法：
首先，将铝粉、铟粉加入真空反应釜高温熔化混合并不断搅拌均匀，继续加入纳米碳化硅、磷酸铁锂，高温熔融混合均匀后出料，在度量铁槽内自然冷却制成铝合金坯料；
然后，将所得坯料粉碎成铝合金粉末，铝合金粉末的颗粒大小为5-10um；
最后，将松香、半精炼石蜡高温熔化成熔液，并用高温雾化装置将混合熔液在铝合金粉粒表面形成一层薄膜。
作为本发明较佳的实施例，所述的纳米碳化硅的颗粒尺寸为50-80nm。
作为本发明较佳的实施例，所述的松香为聚合松香。
本发明的3D打印用铝合金粉体材料相关组分的作用。
铟粉：发明人通过实验发现铟粉的添加可以有效缩短粉体熔化后的固化时间，添加了铟粉的铝合金粉体比没有添加铟粉的铝合金粉体打印时固化时间更短，有利于提高打印速度。
纳米碳化硅：微量纳米碳化硅的添加可以大幅降低铝在高温熔融状态下的活性，在3D打印的时候铝合金粉体被高温熔化后与氧气等其他化学物质反应的速度就大为降低，这样就减少了成型后材料内的杂质含量，提高了材料的纯度和均一性。
磷酸铁锂：发明人通过实验发现磷酸铁锂可以有效提高打印成型后铝合金材料的强度，添加了磷酸铁锂的粉体比未添加磷酸铁锂的粉体打印成型后的材料强度提高了30%左右。
松香：松香的添加是为了提高粉体熔化后熔液的流动性，减少打印材料在打印机内的沉积。
半精炼石蜡：含有半精炼石蜡的粉粒薄膜在高温下熔化并迅速气化，在铝合金粉体的高温熔化打印点附近形成气体屏障，稀释打印点附件的氧气密度，从而有效降低高温下铝被氧化的速率，提高了成型后铝合金材料的纯度。
本发明的3D打印用铝合金粉体材料在高温熔化打印的时候材料本身不易被氧化，打印成型后材料内的杂质含量低且均一性高。用本发明的铝合金粉体熔点低易于成型，但该铝合金粉体打印出来的铝合金材料具有更高的机械强度，适用于更加广阔的领域。
具体实施方式
下面对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[实施例1]
按重量份取铝粉150份，铟粉5份，纳米碳化硅2份，磷酸铁锂1份，松香8份，半精炼石蜡3份。
首先，将铝粉、铟粉加入真空反应釜高温熔化混合并不断搅拌均匀，继续加入纳米碳化硅、磷酸铁锂，高温熔融混合均匀后出料，在度量铁槽内自然冷却制成铝合金坯料；
然后，将所得坯料粉碎成铝合金粉末，铝合金粉末的颗粒大小为5um；
最后，将松香、半精炼石蜡高温熔化成熔液，并用高温雾化装置将混合熔液在铝合金粉粒表面形成一层薄膜。
[实施例2]
按重量份取铝粉180份，铟粉10份，纳米碳化硅6份，磷酸铁锂5份，松香15份，半精炼石蜡8份。
首先，将铝粉、铟粉加入真空反应釜高温熔化混合并不断搅拌均匀，继续加入纳米碳化硅、磷酸铁锂，高温熔融混合均匀后出料，在度量铁槽内自然冷却制成铝合金坯料；
然后，将所得坯料粉碎成铝合金粉末，铝合金粉末的颗粒大小为10um；
最后，将松香、半精炼石蜡高温熔化成熔液，并用高温雾化装置将混合熔液在铝合金粉粒表面形成一层薄膜。
[实施例3]
按重量份取铝粉165份，铟粉8份，纳米碳化硅4份，磷酸铁锂3份，松香12份，半精炼石蜡6份。
首先，将铝粉、铟粉加入真空反应釜高温熔化混合并不断搅拌均匀，继续加入纳米碳化硅、磷酸铁锂，高温熔融混合均匀后出料，在度量铁槽内自然冷却制成铝合金坯料；
然后，将所得坯料粉碎成铝合金粉末，铝合金粉末的颗粒大小为8um；
最后，将松香、半精炼石蜡高温熔化成熔液，并用高温雾化装置将混合熔液在铝合金粉粒表面形成一层薄膜。
[实施例4]
按重量份取铝粉158份，铟粉6份，纳米碳化硅3份，磷酸铁锂2份，松香10份，半精炼石蜡4份。
首先，将铝粉、铟粉加入真空反应釜高温熔化混合并不断搅拌均匀，继续加入纳米碳化硅、磷酸铁锂，高温熔融混合均匀后出料，在度量铁槽内自然冷却制成铝合金坯料；
然后，将所得坯料粉碎成铝合金粉末，铝合金粉末的颗粒大小为6um；
最后，将松香、半精炼石蜡高温熔化成熔液，并用高温雾化装置将混合熔液在铝合金粉粒表面形成一层薄膜。
[实施例5]
按重量份取铝粉172份，铟粉9份，纳米碳化硅5份，磷酸铁锂4份，松香13份，半精炼石蜡7份。
首先，将铝粉、铟粉加入真空反应釜高温熔化混合并不断搅拌均匀，继续加入纳米碳化硅、磷酸铁锂，高温熔融混合均匀后出料，在度量铁槽内自然冷却制成铝合金坯料；
然后，将所得坯料粉碎成铝合金粉末，铝合金粉末的颗粒大小为9um；
最后，将松香、半精炼石蜡高温熔化成熔液，并用高温雾化装置将混合熔液在铝合金粉粒表面形成一层薄膜。
[实验例]
用实施例1-5制备的粉体材料打印测试坯料，同时取3种目前普遍使用的铝合金粉体材料也打印成相同尺寸的测试坯料，对坯料的机械性能进行对比测试，数据如下：
组别 抗拉强度（MPa） 屈服强度（MPa） 伸长率（%）
实施例1 224 65 16
实施例2 215 62 15
实施例3 219 60 16
实施例4 222 61 15
实施例5 214 62 15
对比1 160 45 11
对比2 142 41 9
对比3 149 38 12
由以上数据可以看出，用本发明的3D打印铝合金粉体材料打印成型的材料具有更为优异的机械强度，适用于更为广阔的领域。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种3D打印用铝合金粉体材料，其特征在于，由如下重量份的原料组成：铝粉150-180份，铟粉5-10份，纳米碳化硅2-6份，磷酸铁锂1-5份，松香8-15份，半精炼石蜡3-8份；
所述3D打印用铝合金粉体材料的制备方法：
首先，将铝粉、铟粉加入真空反应釜高温熔化混合并不断搅拌均匀，继续加入纳米碳化硅、磷酸铁锂，高温熔融混合均匀后出料，在度量铁槽内自然冷却制成铝合金坯料；
然后，将所得坯料粉碎成铝合金粉末，铝合金粉末的颗粒大小为5-10um；
最后，将松香、半精炼石蜡高温熔化成熔液，并用高温雾化装置将混合熔液在铝合金粉粒表面形成一层薄膜。
2.根据权利要求1所述的3D打印用铝合金粉体材料，其特征在于，所述的纳米碳化硅的颗粒尺寸为50-80nm。
3.根据权利要求2所述的3D打印用铝合金粉体材料，其特征在于，所述的松香为聚合松香。
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