[發明專利]用于增材制造的包含逃逸性金屬前體的粘合劑溶液

在審

• 申請號: 202110578145.X
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113717663A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: N·阿倫庫馬爾;陳國邦;W·C.·阿爾伯茨;楊熙;M·K·湯普森
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C09J129/04
• 分類號: C09J129/04;C09J11/04;C09J11/06;C09J11/08;B22F1/00;B22F10/14;B33Y70/10;B33Y10/00
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 徐穎聰

粘合劑溶液(36)包含逃逸性金屬前體(36a)、熱塑性粘合劑(36b)和溶劑。逃逸性金屬前體(36a)可包含堿土金屬、過渡金屬、后過渡金屬、非金屬、稀土金屬或它們的組合。逃逸性金屬前體(36a)可包含鹽，如羧酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽、甲酸鹽、氯化物、鹵化物、它們的衍生物及組合。制造零件的方法(10)包括：在工作表面(32)上沉積顆粒材料(24)的層(22)；將粘合劑溶液(36)以呈現零件層的圖案選擇性施加到顆粒材料(24)的層(22)；重復沉積和選擇性施加步驟，形成施加有粘合劑溶液(36)的多層(22)顆粒材料(24)；固化施加有粘合劑溶液(36)的多層(22)顆粒材料(24)中施加的粘合劑溶液(36)，使溶劑蒸發，從而形成生坯零件(60)。

相關申請的交叉引用

本說明書要求于2020年5月26日提交的名稱為“用于增材制造的包含逃逸性金屬前體的粘合劑溶液”的美國臨時申請序列號63/029,957的權益，其全部內容通過引用合并于此。

技術領域

本說明書涉及增材制造。更具體地，本說明書針對用于增材制造的包含逃逸性金屬前體(fugitive metal precursor)的粘合劑溶液。

背景技術

增材制造，也稱為3D打印，是一種將材料逐層堆積以形成物體的過程。粘結劑噴射是一種增材制造技術，基于使用粘結劑將粉末的顆粒連接起來以形成三維物體。尤其在一些打印尺寸中，將粘合劑噴射到粉末的連續層上，其中粉末和粘合劑的層彼此粘附以形成三維物體。在某些應用中，打印的零件適用于最終用途。

在其他應用中，可能需要后續處理(例如去除粘結劑和燒結粉末)來將打印的三維零件轉變成成品零件。因此，希望打印的零件具有適當的生坯強度(green strength)以進行處理(例如，轉移，檢查，脫粉)，并具有適當的棕坯強度(brown strength)以使脫脂/燒結過程中的變形最小。但是，先前可用于粘結劑噴射3D打印的粘結劑溶液不能提供足夠的燒結強度來防止在后打印(post-printing)過程中打印的零件的變形和損壞。

因此，需要替代的粘合劑溶液，其可以保持生坯強度并在后打印過程中為打印的零件提供更好的棕坯強度。

發明內容

本文公開的粘合劑溶液的各種實施方案通過包含逃逸性金屬前體滿足了這些需求，所述逃逸性金屬前體填充空隙，并在燒結顆粒材料之前為粉末層的顆粒之間提供接觸和橋接，從而提高了打印零件的棕坯強度和整體剛度。增加制品的密度可減少收縮率并提高打印零件的強度，從而減少龜裂和變形。

根據第一方面A1，粘合劑溶液可以包含：以粘合劑溶液的總重量為基準計，大于或等于0.5wt％且小于或等于40wt％的逃逸性金屬前體；熱塑性粘合劑，其包含一個以上熱塑性聚合物鏈；以及溶劑，其中所述逃逸性金屬前體和所述熱塑性粘合劑溶解在所述溶劑中。

第二方面A2包括根據第一方面A1的粘合劑溶液，其中所述粘合劑溶液包含：以粘合劑溶液的總重量為基準計，大于或等于1wt％且小于或等于20wt％的逃逸性金屬前體。

第三方面A3包括根據第一方面A1或第二方面A2的粘合劑溶液，其中所述逃逸性金屬前體選自堿土金屬、過渡金屬、后過渡金屬(post-transition metal)、非金屬(metalloid)、稀土金屬及它們的組合。

第四方面A4包括根據第一方面至第三方面A1-A3中任一項的粘合劑溶液，其中，逃逸性金屬前體包含有機金屬化合物，所述有機金屬化合物包括二茂鐵、二茂鈷、五羰基鐵或它們的組合。

第五方面A5包括根據第一方面至第四方面A1-A4中任一項的粘合劑溶液，其中所述逃逸性金屬前體包含鹽，所述鹽包括選自以下的化合物：羧酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽、甲酸鹽、氯化物、鹵化物、它們的衍生物及它們的組合。