[發明專利]一種基于間接增材制造的金屬基超材料制備方法

有效

• 申請號: 202110562340.3
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113351827B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 陳小明;王春江;忻超杰;徐超凡;邵金友;宋啟航;李祥明
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B22C9/04
• 分類號: B22C9/04;B22C7/02;B22C23/02;B33Y10/00;C08F220/54;C08F220/14;C08F220/06;C23C14/20;C23C14/24
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

1.一種基于間接增材制造的金屬基超材料制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)利用3D打印技術，制備所需三維結構的堿溶性樹脂一次模具；

(2)將堿溶性樹脂一次模具浸沒于熔融狀態的二次模具材料中，使二次模具材料凝固并將堿溶性樹脂一次模具完全包覆，打磨凝固的二次模具材料使堿溶性樹脂一次模具上表面完全露出，并將露出的堿溶性樹脂一次模具通過去除堿溶性樹脂一次模具工藝去除，再置于蒸鍍機中均勻包覆一層金屬膜，得到二次模具；

(3)制備所需的液態金屬基材料，將液態金屬基材料用電潤濕法灌注于二次模具中并使其凝固；

(4)除去二次模具任意一個面上包覆的金屬膜，使其包覆的二次模具材料裸露，置于二次模具溶解劑中以去除二次模具，隨后將其置于金屬膜溶解劑中去除金屬膜，即得所需金屬基超材料；

所述的包覆的金屬膜采用銅或鎳，其作用為阻止成型后的金屬基超材料與二次模具溶解劑直接接觸而導致成型后的金屬基超材料的溶解；

所述的二次模具材料包括以下之一：石蠟、熔融石蠟與S_iO₂納米顆粒的混合液，熔融石蠟占總質量的25-50％；

所述的二次模具溶解劑以能充分溶解二次模具材料且不與金屬膜發生反應為條件，當二次模具材料為石蠟時，二次模具溶解劑包括以下之一：甲苯、二甲苯、CCl₄；當二次模具材料為熔融石蠟與S_iO₂的混合液時，二次模具溶解劑為30-50wt％氫氟酸液體；

所述的金屬膜溶解劑以能充分溶解所鍍金屬膜且不與金屬基超材料發生反應為條件，包括以下之一：10-20wt％三氯化鐵溶液、通入氧氣的25-28wt％濃氨水。

2.根據權利要求1所述的一種基于間接增材制造的金屬基超材料制備方法，其特征在于，所述的堿溶性樹脂，其制備方法為：按重量分數計：選擇共聚單體N，N-二甲基丙烯酰胺40-60份、甲基丙烯酸甲酯40-60份、交聯裂解劑甲基丙烯酸酐40-50份，在40-60℃的油浴加熱下混合，然后分別加入填充物聚乙烯吡咯烷酮10-20份和光引發劑芳酰基膦氧化物或雙苯甲酰基苯基氧化膦10-20份，分散均勻。

3.根據權利要求1所述的一種基于間接增材制造的金屬基超材料制備方法，其特征在于，所述的液態金屬基材料包括以下之一：鎵、銦、錫、鉍錫銀合金、金屬基復合材料。

4.根據權利要求1所述的一種基于間接增材制造的金屬基超材料制備方法，其特征在于，所述的去除堿溶性樹脂一次模具工藝為：當二次模具材料為石蠟時，置于氫氧化鈉的水溶液或其他堿性溶液中，以去除堿溶性樹脂一次模具；當二次模具材料為熔融石蠟與SiO₂的混合液時，放入箱式加熱爐中，以300-350度高溫灼燒1-1.5小時以去除堿溶性樹脂一次模具。

5.根據權利要求1所述的一種基于間接增材制造的金屬基超材料制備方法，其特征在于，所述的電潤濕法為：在所需灌注的模具上、下兩個面添加電極板，且上面的電極板與金屬基材料接觸，并施加150V-200V電壓，從而改變液滴在模具表面上的潤濕性，改善灌注效果。