本發(fā)明涉及化學(xué)鍍及復(fù)合材料制備領(lǐng)域，特別涉及到一種缺陷誘導(dǎo)化學(xué)鍍工藝制備3D打印用金屬顆粒/聚合物復(fù)合粉體的方法。
背景技術(shù)：
近些年來，化學(xué)鍍作為表面強化的途徑，因其操作簡單和成本低等優(yōu)點已引起廣泛重視和不斷發(fā)展?；瘜W(xué)鍍金屬包覆聚合物粉體是指以聚合物粉體為核心，以金屬包覆其表面而得到的金屬顆粒/聚合物復(fù)合粉體。這種金屬顆粒/聚合物復(fù)合粉體由于具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能、良好的力學(xué)性能、以及電磁學(xué)和光學(xué)等方面的優(yōu)異性質(zhì)，在3D打印行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用價值。
目前金屬包覆聚合物粉體制備金屬顆粒/聚合物復(fù)合粉體的制備方法有機械混合法、溶膠凝膠法、化學(xué)鍍法、非均相沉淀法等，而化學(xué)鍍法由于其制備工藝簡單，流程易于控制，可以在任何基體表面都能制備出均勻、孔隙率低、厚度可控的金屬鍍層受到了廣泛的關(guān)注。
目前應(yīng)用較廣的粉體表面化學(xué)鍍工藝主要是化學(xué)鍍液中的金屬離子在還原劑的作用下沉積到聚合物表面，從而實現(xiàn)聚合物表面區(qū)域選擇性化學(xué)鍍。例如，專利200780011903.8公開了導(dǎo)電性非電解電鍍粉體及其制造方法。此方法是將芯材粉體與三聚氰胺樹脂的初期縮合物接觸，進行該初期縮合物的聚合反應(yīng)，利用三聚氰胺樹脂中的氨基吸附催化劑，從而實現(xiàn)化學(xué)鍍。該方法采用聚合物單體通過聚合反應(yīng)在粉體表面引入活性基團，工藝復(fù)雜，且聚合物同粉體表面縮合反應(yīng)很難實現(xiàn)粉體表面完全包裹，用該種方法得到的復(fù)合粉體附著力差。
再如專利：02131262.1公開了粉體表面金屬化的方法。此方法首先粉體經(jīng)過鉻酐的溶液粗化；然后經(jīng)氯化亞錫鹽酸溶液敏化，氯化鈀溶液活化；最后進行粉體表面化學(xué)鍍覆金屬層。其中粗化、敏化和活化過程均在酸性條件下，該種工藝不能實現(xiàn)如粉煤灰、碳酸鈣、碳酸鎂等粉體的表面化學(xué)鍍。因此現(xiàn)有聚合物粉體表面化學(xué)鍍還存在著很多不足之處，化學(xué)鍍制備金屬顆粒/聚合物復(fù)合粉體方法有待改善。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有粉體表面化學(xué)鍍方法的不足，提供一種適用于各種聚合物粉體、工藝簡單且環(huán)保的缺陷誘導(dǎo)化學(xué)鍍工藝制備3D打印用金屬顆粒/聚合物復(fù)合粉體的方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種缺陷誘導(dǎo)化學(xué)鍍工藝制備3D打印用金屬顆粒/聚合物復(fù)合粉體的方法，包含以下步驟：
(1)將聚合物粉體加入80～110℃的酸性刻蝕液中浸泡10～50min，清洗、離心；
(2)將步驟(1)所得刻蝕后的聚合物粉體采用輔助工藝進行化學(xué)鍍，化學(xué)鍍時間為20～60min，化學(xué)鍍鍍液的溫度為30～60℃，化學(xué)鍍后水洗，60℃干燥40min，得到3D打印用金屬顆粒/聚合物復(fù)合粉體。
優(yōu)選地，制備方法中，所述步驟(1)中聚合物粉體為尼龍粉體、聚丙烯粉體、聚乙烯粉體、聚亞苯基硫醚粉體、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物粉體中的至少一種。
優(yōu)選地，制備方法中，所述步驟(1)中酸性刻蝕液為醋酸、甲酸和硫酸中的至少一種。
優(yōu)選地，制備方法中，所述步驟(2)中化學(xué)鍍包括化學(xué)鍍銅、化學(xué)鍍鎳、化學(xué)鍍鈷和化學(xué)鍍銀中的至少一種。
優(yōu)選地，制備方法中，所述步驟(2)中化學(xué)鍍的輔助工藝包括超聲、微波加熱、水熱法中的至少一種。
同時，將上述方法制備的復(fù)合粉體進行分級，選擇粒徑為50～80μm的粉體作為原料可進行3D產(chǎn)品的打印。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點表現(xiàn)在：
1、本發(fā)明采用酸刻蝕聚合物粉體，形成缺陷誘導(dǎo)化學(xué)鍍，制備工藝簡單，成本低，可以實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。
2、本發(fā)明制備的產(chǎn)品中金屬顆粒均勻包覆在聚合物粉體表面，且包覆的粉體附著力強，易分散。
3、本發(fā)明方案得到的復(fù)合粉體材料可提高3D打印制件的力學(xué)性能，且潤濕性和流動性好。其選擇性燒結(jié)性能優(yōu)異，在3D打印領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
具體實施方式
以下對本發(fā)明實施做進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。該領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容對本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整，均視為本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
實施例1
將醋酸加熱到80℃，將干燥的聚乙烯粉體加入醋酸溶液中浸泡，時間為10min，取出后用去離子水清洗一次，再離心。
配置化學(xué)鍍鎳鍍液，鍍液組分為：NiSO4·7H2O(15g/L)、NaH2PO2·H2O(15g/L)、Na3C6H5O7·2H2O(8g/L)、NH4Cl(18g/L)。將離心后的聚乙烯粉體浸入30℃的化學(xué)鍍鎳鍍液中超聲施鍍20min。化學(xué)鍍鎳后，用去離子水清洗，在烘箱中60℃干燥40min，即得到缺陷誘導(dǎo)化學(xué)鍍工藝制備3D打印用鎳顆粒/聚乙烯復(fù)合粉體。
以粒徑為50～80μm的鎳顆粒/聚乙烯復(fù)合粉體為原料，采用3D打印技術(shù)制備的成型件外觀顏色均勻、力學(xué)性能優(yōu)良，拉伸強度為3MPa。
實施例2
將甲酸加熱到90℃，將干燥的聚丙烯粉體加入甲酸溶液中浸泡，時間為20min，取出后用去離子水清洗一次，再離心。
配制化學(xué)鍍銅鍍液，鍍液組分為：NiSO4·7H2O(1g/L)、CuSO4·5H2O(24g/L)、NaH2PO2·H2O(55g/L)、Na3C6H5O7·2H2O(1.5g/L)、H3BO3(70g/L)。將離心后的聚丙烯粉體浸入40℃的化學(xué)鍍銅鍍液中微波加熱施鍍30min?；瘜W(xué)鍍銅后，用去離子水清洗，在烘箱中60℃干燥40min，即得到缺陷誘導(dǎo)化學(xué)鍍工藝制備3D打印用銅顆粒/聚丙烯復(fù)合粉體。
以粒徑為50～80μm的銅顆粒/聚丙烯復(fù)合粉體為原料，采用3D打印技術(shù)制備的成型件外觀顆粒均勻、力學(xué)性能優(yōu)良，拉伸強度為4MPa。
實施例3
將醋酸加熱到100℃，將干燥的尼龍粉體加入醋酸溶液中浸泡，時間為30min，取出后用去離子水清洗一次，再離心。
配置化學(xué)鍍鎳鍍液，鍍液組分為：NiSO4·7H2O(15g/L)、NaH2PO2·H2O(15g/L)、Na3C6H5O7·2H2O(8g/L)、NH4Cl(18g/L)。將離心后的尼龍粉體浸入50℃的化學(xué)鍍鎳鍍液中超聲施鍍40min?；瘜W(xué)鍍鎳后，用去離子水清洗，在烘箱中60℃干燥40min，即得到缺陷誘導(dǎo)化學(xué)鍍工藝制備3D打印用鎳顆粒/尼龍復(fù)合粉體。
以粒徑為50～80μm的鎳顆粒/尼龍復(fù)合粉體為原料，采用3D打印技術(shù)制備的成型件外觀顆粒均勻、力學(xué)性能優(yōu)良，拉伸強度為4MPa。
實施例4
將硫酸加熱到100℃，將干燥的聚亞苯基硫醚粉體加入硫酸溶液中浸泡，時間為40min，取出后用去離子水清洗一次，再離心。
配制化學(xué)鍍銀鍍液，鍍液組分為：AgNO3(29g/L)、NH3·H2O(4g/L)、和HCHO(55g/L)。將離心后的聚亞苯基硫醚粉體浸入60℃的化學(xué)鍍銀液中水熱施鍍50min?；瘜W(xué)鍍銀后，用去離子水清洗，在烘箱中60℃干燥40min，即得到缺陷誘導(dǎo)化學(xué)鍍工藝制備3D打印用銀顆粒/聚亞苯基硫醚復(fù)合粉體。
以粒徑為50～80μm的銀顆粒/聚亞苯基硫醚復(fù)合粉體為原料，采用3D打印技術(shù)制備的成型件外觀顆粒均勻、力學(xué)性能優(yōu)良，拉伸強度為4MPa。
實施例5
將醋酸加熱到110℃，將干燥的丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物粉體加入醋酸溶液中浸泡，時間為50min，取出后用去離子水清洗一次，再離心。
配置化學(xué)鍍鈷鍍液，鍍液組分為：CoCl2(25g/L)、NaH2PO2·H2O(25g/L)、Na3C6H5O7·2H2O(55g/L)、NH4Cl(45g/L)、H3BO3(25g/L)。將離心后的丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物粉體浸入60℃的化學(xué)鍍鈷鍍液中超聲施鍍60min?；瘜W(xué)鍍鈷鍍后，用去離子水清洗，在烘箱中60℃干燥40min，即得到缺陷誘導(dǎo)化學(xué)鍍工藝制備3D打印用鈷顆粒/丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物復(fù)合粉體。
以粒徑為50～80μm的鈷顆粒/丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物復(fù)合粉體為原料，采用3D打印技術(shù)制備的成型件外觀顆粒均勻、力學(xué)性能優(yōu)良，拉伸強度為4MPa。