本發(fā)明涉及3d打印制造領(lǐng)域，具體是一種用于3d打印的金屬復(fù)合材料。

背景技術(shù)：

3d打印又被稱作“快速成型技術(shù)”，它通過一層一層鋪疊打印材料方式來實(shí)現(xiàn)三維物體的制造。3d打印技術(shù)源自于100多年前的照相雕塑和地貌成型技術(shù)，上世紀(jì)80年代形成雛形，隨著近30年的發(fā)展，3d打印技術(shù)突飛猛進(jìn)。目前主流3d打印技術(shù)主要有熔融沉積快速成型，光固化成型、粉末粘結(jié)成型等幾種。隨著3d打印技術(shù)的不斷進(jìn)步和成熟，它在航空航天、生物醫(yī)藥、建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用逐步拓寬，其方便快捷、能夠提高材料利用率等優(yōu)勢(shì)不斷顯現(xiàn)，與傳統(tǒng)制造的結(jié)合也更加緊密，不斷推動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。3d打印制造技術(shù)的出現(xiàn)，完全改變了傳統(tǒng)制造工藝，其優(yōu)勢(shì)在于能快速更改設(shè)計(jì)差錯(cuò)、提高生產(chǎn)效率、降低開發(fā)成本。相較于傳統(tǒng)的模具開發(fā)，以及鍛造、鑄造等復(fù)雜的工藝，簡化了中間環(huán)節(jié)，從而減少了人力與物力的消耗，縮短開發(fā)周期。相對(duì)于目前國內(nèi)零部件45天以上的開發(fā)周期，3d打印技術(shù)依據(jù)零部件的復(fù)雜程度，只需要1-7天的開發(fā)周期，并且在復(fù)雜零部件的制造方面具有突出優(yōu)勢(shì)。

3d打印技術(shù)本身并不復(fù)雜，但可用的耗材是個(gè)難點(diǎn)，現(xiàn)代的3d打印技術(shù)多使用abs樹脂、人造橡膠、塑料、沙子、鑄蠟和聚酯熱塑性塑料等，這種打印材料不能制作金屬制品，這就為人們的使用帶來了不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于3d打印的金屬復(fù)合材料，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種用于3d打印的金屬復(fù)合材料，由以下原料按照重量份組成：硅藻土18-30份、金屬粉64-75份、膠體液10-18份、石墨烯粉末6-14份、氯化鈣粉末12-20份、碳化硅18-27份、分散劑3-8份、廢棄高密度聚乙烯45-62份、植物纖維12-24份、聚乳酸2-6份、偶聯(lián)劑0.5-2份、增塑劑3-7份和相容劑4-8份。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：金屬粉采用直徑為25-60nm的不銹鋼粉、鋁粉、鎳粉、銅粉、鋅粉、銀粉和鈦粉中的一種或者幾種的混合物，植物纖維采用植物莖葉、植物秸稈或者植物果實(shí)。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：膠體液采用海藻膠液、石花膠液、柏樹膠液和糊精膠液的一種或者幾種的混合物。

所述用于3d打印的金屬復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下：

步驟一，將硅藻土在450-520攝氏度煅燒15-30分鐘，然后浸泡在濃度為0.2-0.4mol/l的氫氧化鈉溶液中5-10分鐘，再用去離子水洗至中性，即可得到改性硅藻土；

步驟二，將金屬粉和膠體液在攪拌釜中攪拌直至金屬粉完全分散懸浮在膠體液中，得到第一混合溶液；

步驟三，將廢棄高密度聚乙烯、植物纖維、石墨烯粉末、分散劑和碳化硅放入研磨機(jī)中研磨，再進(jìn)行過篩，得到120-180目的第一混合粉末，再將第一混合粉末在45-52攝氏度下干燥10-12小時(shí)，得到干燥后的第一混合粉末，再將第一混合粉末與聚乳酸、增塑劑和相容劑加入到攪拌機(jī)中，再在攪拌速度為30-60rpm下攪拌混合5-10分鐘，得到第二混合物；

步驟四，將改性硅藻土、第一混合溶液、第二混合物、氯化鈣粉末和偶聯(lián)劑放入攪拌釜中，攪拌釜在真空壓力為0.2-0.4mpa和3600-4800rpm的轉(zhuǎn)速攪拌45-70分鐘，得到第三混合物；

步驟五，將第三混合物加入到造粒機(jī)中進(jìn)行造粒，得到原料顆粒。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟二中的攪拌速度為45-90rpm，造粒機(jī)的溫度為100-135攝氏度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明原料來源廣泛，制備工藝簡單，適合規(guī)?；a(chǎn)，通過廢棄高密度聚乙烯、植物纖維、石墨烯粉末和改性硅藻土形成的具有多孔結(jié)構(gòu)的基體，金屬粉和碳化硅鑲嵌在多孔結(jié)構(gòu)中，再利用相容劑和偶聯(lián)劑使得基體和鑲嵌物的相容性和粘連性好，使得人們可以利用該復(fù)合材料制作金屬制品。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

實(shí)施例1

一種用于3d打印的金屬復(fù)合材料，由以下原料按照重量份組成：硅藻土18份、金屬粉64份、膠體液10份、石墨烯粉末6份、氯化鈣粉末12份、碳化硅18份、分散劑3份、廢棄高密度聚乙烯45份、植物纖維12份、聚乳酸2份、偶聯(lián)劑0.5份、增塑劑3份和相容劑4份。金屬粉采用直徑為25nm的不銹鋼粉、銅粉、鋅粉和鈦粉的混合物，植物纖維采用植物莖葉。

所述用于3d打印的金屬復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下：

步驟一，將硅藻土在450攝氏度煅燒15分鐘，然后浸泡在濃度為0.2mol/l的氫氧化鈉溶液中5分鐘，再用去離子水洗至中性，即可得到改性硅藻土；

步驟二，將金屬粉和膠體液在攪拌釜中攪拌直至金屬粉完全分散懸浮在膠體液中，得到第一混合溶液；

步驟三，將廢棄高密度聚乙烯、植物纖維、石墨烯粉末、分散劑和碳化硅放入研磨機(jī)中研磨，再進(jìn)行過篩，得到120目的第一混合粉末，再將第一混合粉末在45攝氏度下干燥10小時(shí)，得到干燥后的第一混合粉末，再將第一混合粉末與聚乳酸、增塑劑和相容劑加入到攪拌機(jī)中，再在攪拌速度為30rpm下攪拌混合5分鐘，得到第二混合物；

步驟四，將改性硅藻土、第一混合溶液、第二混合物、氯化鈣粉末和偶聯(lián)劑放入攪拌釜中，攪拌釜在真空壓力為0.2mpa和3600rpm的轉(zhuǎn)速攪拌45分鐘，得到第三混合物；

步驟五，將第三混合物加入到造粒機(jī)中進(jìn)行造粒，得到原料顆粒。

實(shí)施例2

一種用于3d打印的金屬復(fù)合材料，由以下原料按照重量份組成：硅藻土22份、金屬粉69份、膠體液14份、石墨烯粉末10份、氯化鈣粉末15份、碳化硅23份、分散劑5份、廢棄高密度聚乙烯54份、植物纖維18份、聚乳酸4份、偶聯(lián)劑1.5份、增塑劑5份和相容劑6份。膠體液采用石花膠液和糊精膠液的混合物。

所述用于3d打印的金屬復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下：

步驟一，將硅藻土在480攝氏度煅燒21分鐘，然后浸泡在濃度為0.3mol/l的氫氧化鈉溶液中8分鐘，再用去離子水洗至中性，即可得到改性硅藻土；

步驟二，將金屬粉和膠體液在60rpm的攪拌釜中攪拌直至金屬粉完全分散懸浮在膠體液中，得到第一混合溶液；

步驟三，將廢棄高密度聚乙烯、植物纖維、石墨烯粉末、分散劑和碳化硅放入研磨機(jī)中研磨，再進(jìn)行過篩，得到150目的第一混合粉末，再將第一混合粉末在50攝氏度下干燥11小時(shí)，得到干燥后的第一混合粉末，再將第一混合粉末與聚乳酸、增塑劑和相容劑加入到攪拌機(jī)中，再在攪拌速度為45rpm下攪拌混合7分鐘，得到第二混合物；

步驟四，將改性硅藻土、第一混合溶液、第二混合物、氯化鈣粉末和偶聯(lián)劑放入攪拌釜中，攪拌釜在真空壓力為0.3mpa和4200rpm的轉(zhuǎn)速攪拌60分鐘，得到第三混合物；

步驟五，將第三混合物加入到溫度為110攝氏度的造粒機(jī)中進(jìn)行造粒，得到原料顆粒。

實(shí)施例3

一種用于3d打印的金屬復(fù)合材料，由以下原料按照重量份組成：硅藻土28份、金屬粉73份、膠體液17份、石墨烯粉末13份、氯化鈣粉末19份、碳化硅27份、分散劑8份、廢棄高密度聚乙烯60份、植物纖維22份、聚乳酸6份、偶聯(lián)劑2份、增塑劑7份和相容劑8份。金屬粉采用直徑為42nm的不銹鋼粉、鋁粉、鎳粉、銅粉、鋅粉、銀粉和鈦粉的混合物，植物纖維采用植物秸稈。膠體液采用海藻膠液、石花膠液、柏樹膠液和糊精膠液的混合物。

所述用于3d打印的金屬復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下：

步驟一，將硅藻土在510攝氏度煅燒26分鐘，然后浸泡在濃度為0.4mol/l的氫氧化鈉溶液中10分鐘，再用去離子水洗至中性，即可得到改性硅藻土；

步驟二，將金屬粉和膠體液在80rpm轉(zhuǎn)速的攪拌釜中攪拌直至金屬粉完全分散懸浮在膠體液中，得到第一混合溶液；

步驟三，將廢棄高密度聚乙烯、植物纖維、石墨烯粉末、分散劑和碳化硅放入研磨機(jī)中研磨，再進(jìn)行過篩，得到160目的第一混合粉末，再將第一混合粉末在52攝氏度下干燥10小時(shí)，得到干燥后的第一混合粉末，再將第一混合粉末與聚乳酸、增塑劑和相容劑加入到攪拌機(jī)中，再在攪拌速度為50rpm下攪拌混合8分鐘，得到第二混合物；

步驟四，將改性硅藻土、第一混合溶液、第二混合物、氯化鈣粉末和偶聯(lián)劑放入攪拌釜中，攪拌釜在真空壓力為0.4mpa和4500rpm的轉(zhuǎn)速攪拌60分鐘，得到第三混合物；

步驟五，將第三混合物加入到溫度為120攝氏度的造粒機(jī)中進(jìn)行造粒，得到原料顆粒。

廢棄高密度聚乙烯、植物纖維、石墨烯粉末和改性硅藻土形成的基體具有多孔結(jié)構(gòu)，金屬粉和碳化硅鑲嵌在多孔結(jié)構(gòu)中，再利用相容劑和偶聯(lián)劑使得基體和鑲嵌物的相容性和粘連性好，使得人們可以利用該復(fù)合材料制作金屬制品。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。