RU2650820C1 - Method of obtaining organosol - Google Patents

Method of obtaining organosol Download PDF

Info

Publication number
RU2650820C1
RU2650820C1 RU2016152239A RU2016152239A RU2650820C1 RU 2650820 C1 RU2650820 C1 RU 2650820C1 RU 2016152239 A RU2016152239 A RU 2016152239A RU 2016152239 A RU2016152239 A RU 2016152239A RU 2650820 C1 RU2650820 C1 RU 2650820C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
metal
organosol
target
magnetron
printing
Prior art date
Application number
RU2016152239A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Тимур Эмильевич Габяш
Original Assignee
Тимур Эмильевич Габяш
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тимур Эмильевич Габяш filed Critical Тимур Эмильевич Габяш
Priority to RU2016152239A priority Critical patent/RU2650820C1/en
Priority to PCT/RU2017/000140 priority patent/WO2018124921A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2650820C1 publication Critical patent/RU2650820C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/12Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from gaseous material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B33Y70/10Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to the production of a metal-containing organosol used for layer-by-layer 3D printing of an article. In a rarefied inert gas medium a target is sputtered from a metallic material by a plasma discharge of a magnetron, provided is deposition of the sputtered metal particles into a composition based on an organic solvent and a stabilizer based on cationic thermostable polymers of alkyl ammonium salts to form a metal-containing organosol.
EFFECT: it is ensured that homogeneous and stable to coagulation and precipitation organosol is obtained.
5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к процессам осаждения распыленного с помощью магнетрона металла для получения металлосодержащего коллоида (органозоля), применяемого, в частности, для 3D печати.The invention relates to processes for the deposition of metal sprayed with a magnetron to obtain a metal-containing colloid (organosol), used, in particular, for 3D printing.

Известны химические способы получения органозоля [Сигал М.Б. Синтетические волокна из дисперсий полимеров. - М.: Изд-во "Химия", 1972, с. 20, Лившиц М.Л., Пшиялковский Б.И. Лакокрасочные материалы: Справочное пособие. - М.: Химия, 1982 г. - с. 249-254].Known chemical methods for producing organosol [Seagal MB Synthetic fibers from polymer dispersions. - M .: Publishing house "Chemistry", 1972, p. 20, Livshits M.L., Pshiyalkovsky B.I. Paints and varnishes: Reference manual. - M .: Chemistry, 1982 - p. 249-254].

Однако данные способы достаточно трудоемки, требуют ряда технологических операций и ограничены в выборе металла органозоля и среды-носителя, обусловленном возможностью той или иной химической реакции. Образующийся в результате реакций металлический порошок оказывается загрязнен сложноудаляемыми продуктами реакции, которые при смешивании со связующим веществом могут вступать с ним в реакцию, нарушая состав и свойства конечного продукта.However, these methods are quite time-consuming, require a number of technological operations and are limited in the choice of organosol metal and the carrier medium, due to the possibility of a particular chemical reaction. The metal powder resulting from the reactions is contaminated with difficult to remove reaction products, which, when mixed with a binder, can react with it, violating the composition and properties of the final product.

Известен из патента RU 121812 способ, при котором рабочую камеру, содержащую катодно-распылительный узел, откачивают до разряжения порядка 10-3 Па. Затем через патрубок для подачи рабочих газов напускают смесь рабочих газов до давления порядка 0,1 Па. В газораспределителе смесь рабочих газов равномерно распределяется по длине магнетрона и затем через центральные каналы в центральной вставке выходит в зону магнетронного разряда. К корпусу катодно-распылительного узла и рабочей камере прикладывают отрицательный и положительный потенциалы соответственно от блока питания. На поверхности мишени возникает магнетронный разряд, положительные ионы которого бомбардируют мишень, распыляя ее материал. Распыляемый материал мишени осаждается на изделие, в том числе на детали камеры.Known from patent RU 121812 is a method in which a working chamber containing a cathode-spraying unit is pumped out to a pressure of about 10-3 Pa. Then, through the pipe for supplying working gases, a mixture of working gases is introduced to a pressure of about 0.1 Pa. In the gas distributor, the mixture of working gases is evenly distributed along the length of the magnetron and then through the central channels in the central insert enters the zone of the magnetron discharge. Negative and positive potentials are applied to the cathode-spraying unit housing and the working chamber, respectively, from the power supply. A magnetron discharge arises on the surface of the target, the positive ions of which bombard the target by sputtering its material. The sprayed target material is deposited on the product, including on the camera parts.

Известен из патента RU 81730 способ, в котором при достижении в рабочей камере необходимого вакуума в камеру подают инертный газ. В промежутке между камерой и подложкой зажигают, при необходимости, тлеющий разряд.Known from patent RU 81730 is a method in which, when the necessary vacuum is reached in the working chamber, an inert gas is fed into the chamber. In the gap between the chamber and the substrate, a glow discharge is ignited, if necessary.

После очистки тлеющим разрядом инертный газ откачивают, а в промежутке между катодом и вакуумной камерой за счет источника питания катода получают дуговой разряд, который может реализовываться в стационарном или за счет емкости в импульсном режиме. При этом частицы материала катода под влиянием поля стабилизирующей катушки летят в направлении подложки, образуя сначала промежуточный слой, а затем основное покрытие, в зависимости от напряжения на подложке, подаваемого источником.After cleaning with a glow discharge, the inert gas is pumped out, and in the gap between the cathode and the vacuum chamber, an arc discharge is obtained from the cathode power supply, which can be realized in a stationary mode or due to a capacitance in a pulsed mode. In this case, particles of the cathode material under the influence of the field of the stabilizing coil fly in the direction of the substrate, first forming an intermediate layer, and then the main coating, depending on the voltage on the substrate supplied by the source.

Наиболее близким аналогом заявленного способа является раскрытый в RU 2398621 С2, В82В 1/00, 10.09.2010 способ получения органозоля, включающий образование дисперсии, содержащей наночастицы металлического материала, диспргированные в жидкой композиции, содержащей органический растворитель и стабилизатор.The closest analogue of the claimed method is the method of producing an organosol disclosed in RU 2398621 C2, B82B 1/00, 09/10/2010, including the formation of a dispersion containing nanoparticles of a metal material dispersed in a liquid composition containing an organic solvent and stabilizer.

Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в необходимости создания способа получения гомогенного и устойчивого к коагуляции и осаждению органозоля, содержащего частицы материала размером 2-50 нм (наночастицы) и предназначенного, в частности, для 3D-печати металлом. Для решения проблемы предлагается использование процесса магнетронного распыления.The technical problem to which the invention is directed is the need to create a method of obtaining a homogeneous and resistant to coagulation and precipitation of an organosol containing particles of a material of 2-50 nm (nanoparticles) and intended, in particular, for 3D printing by metal. To solve the problem, the use of the magnetron sputtering process is proposed.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в улучшении технологии 3D-печати металлом за счет увеличения потребительских свойств органозоля посредством упрощения процесса получения органозолей благодаря использования единственной производственной операции с использованием одного физического процесса, результатом которой становится готовый гомогенный продукт с повышенной устойчивостью к коагуляции и осаждению, содержащий частицы материала размером 2-50 нм и предназначенный для 3D-печати металлом, а также исключения необходимости проведения химических реакций, что обуславливает отсутствие химических примесей в конечном продукте, так как состав получаемых наночастиц соответствует составу распыляемой мишени.The technical result of the claimed invention is to improve the technology of 3D printing by metal by increasing the consumer properties of organosol by simplifying the process of producing organosols by using a single production operation using one physical process, the result of which is a finished homogeneous product with increased resistance to coagulation and sedimentation, containing particles material with a size of 2-50 nm and intended for 3D printing by metal, as well as exceptions to necessity for carrying out chemical reactions, which leads to lack of chemical impurities in the final product, since the composition obtained nanoparticle composition corresponds to the sputtering target.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе получения органозоля в разряженной среде с помощью магнетрона создают плазменный разряд, обеспечивая распыление мишени из металлического материала, частицы которой осаждают в композицию на основе органического растворителя и стабилизатора на основе катионактивных термостабильных полимеров алкиламмониевых солей с образованием органозоля.The specified technical result is achieved due to the fact that in the method of producing an organosol in a discharged medium using a magnetron, a plasma discharge is created by sputtering a target from a metal material, the particles of which are deposited in a composition based on an organic solvent and a stabilizer based on cationic thermostable polymers of alkyl ammonium salts with the formation organosol.

В качестве металлического материала мишени могут использовать металл, выбранный из группы: медь, титан, алюминий, никель, железо, олово, серебро, золото, платина.As the metal material of the target, a metal selected from the group can be used: copper, titanium, aluminum, nickel, iron, tin, silver, gold, platinum.

В качестве растворителя могут использовать вещество, выбранное из группы: полиэтиленгликоль, триэтиленгликоль, полипропиленгликоль.As a solvent, a substance selected from the group may be used: polyethylene glycol, triethylene glycol, polypropylene glycol.

В качестве стабилизатора могут использовать поверхностно-активное вещество на основе полимеров алкиламмониевых солей.As a stabilizer, a surfactant based on polymers of alkyl ammonium salts can be used.

В качестве стабилизатора могут использовать цетилтриметиламмония бромид.Cetyltrimethylammonium bromide can be used as a stabilizer.

В качестве установки для реализации способа может быть использована камера низкого давления с установленным оборудованием для подачи инертного газа и с магнетроном, на поверхность которого помещается мишень, а на дно камеры - емкость со средой-носителем на основе органического растворителя и стабилизатора.As an installation for implementing the method, a low-pressure chamber with installed equipment for supplying an inert gas and with a magnetron can be used, on which the target is placed, and on the bottom of the chamber is a container with a carrier medium based on an organic solvent and stabilizer.

Базовый вариант оборудования для реализации заявляемого способа получения органозоля и для использования получаемого в результате реализации способа органозоля показан на фиг. 1-2, на которых изображены:The basic equipment for implementing the inventive method for producing an organosol and for using the resulting organosol as a result of the method is shown in FIG. 1-2, which depict:

на фиг. 1 - установка для получения органозолей металлов методом магнетронного распыления;in FIG. 1 - installation for producing organosols of metals by magnetron sputtering;

на фиг. 2 - принципиальная схема 3D-принтера для печати органозолем.in FIG. 2 is a schematic diagram of a 3D printer for printing with an organosol.

На фиг. 1-2 позициями 1-7 обозначены:In FIG. 1-2 positions 1-7 are indicated:

1 - камера низкого давления;1 - low pressure chamber;

2 - оборудование для подачи инертного газа;2 - equipment for the supply of inert gas;

3 - магнетрон;3 - magnetron;

4 - мишень;4 - target;

5 - среда-носитель в емкости;5 - carrier medium in a container;

6 - плазменный разряд;6 - plasma discharge;

7 - частицы металла;7 - metal particles;

8 - рабочий объем принтера;8 - the working volume of the printer;

9 - электромотор;9 - electric motor;

10 - печатающая головка;10 - print head;

11 - гибкий шланг;11 - a flexible hose;

12 - резервуар;12 - tank;

13 - фильера;13 - die;

14 - зеркало;14 - a mirror;

15 - луч лазера.15 - laser beam.

Способ реализуют следующим образом.The method is implemented as follows.

В способе использована установка для получения органозолей путем осаждения холодной плазмы в инертной среде.The method used the installation for producing organosols by deposition of cold plasma in an inert medium.

Для этого используют камеру низкого давления 1 с оборудованием для подачи инертного газа 2, с установленным в ней магнетроном 3.To do this, use a low-pressure chamber 1 with equipment for supplying an inert gas 2, with a magnetron 3 installed in it.

На поверхность магнетрона 3 помещают мишень 4 из рабочего металла, а на дно камеры низкого давления 1 - емкость со средой-носителем 5, в качестве которой используют композицию на основе органического растворителя и стабилизатора.A target 4 of working metal is placed on the surface of the magnetron 3, and a container with a carrier medium 5 is placed on the bottom of the low-pressure chamber 1, for which a composition based on an organic solvent and stabilizer is used.

При подаче постоянного тока на магнетрон 3 в разряженной среде инертного газа между поверхностями мишени 4 и среды-носителя 5 возникает плазменный разряд 6.When direct current is supplied to the magnetron 3 in a discharged inert gas medium, a plasma discharge 6 occurs between the surfaces of the target 4 and the carrier medium 5.

Под воздействием ионов плазмы мишень 4 подвергается магнетронному распылению, при этом выбиваемые ионами частицы металла 7 перемещаются в направлении линий магнитного поля и осаждаются в слое связующего вещества среды-носителя 5, постепенно насыщая ее до достижения органозоля требуемой концентрации.Under the influence of plasma ions, the target 4 is subjected to magnetron sputtering, while the metal particles knocked out by the ions 7 move in the direction of the magnetic field lines and are deposited in the binder layer of the carrier medium 5, gradually saturating it until the desired concentration of organosol is reached.

Рабочее давление в камере 1 находится в диапазоне от 0,05 до 1,5 Па. В качестве основного рабочего газа используется аргон.The working pressure in the chamber 1 is in the range from 0.05 to 1.5 Pa. Argon is used as the main working gas.

В зависимости от состава и размеров мишени 4, подаваемая на магнетрон 3 мощность может находиться в диапазоне от 0,1 до 50 КВт при напряжении в диапазоне от 100 до 1000 В и силе тока от 1 до 50 А. Индукция магнитного поля на расстоянии 10-20 мм от поверхности мишени находится при этом в диапазоне 0,03-0,1 Т. При указанных параметрах работы магнетрона и при давлении от 0,1 до 1 Па в камере 1 формируется плазменный разряд 6.Depending on the composition and size of the target 4, the power supplied to the magnetron 3 can be in the range from 0.1 to 50 kW at a voltage in the range from 100 to 1000 V and current strength from 1 to 50 A. Magnetic field induction at a distance of 10- In this case, 20 mm from the target surface is in the range of 0.03–0.1 T. At the specified magnetron operating parameters and at a pressure of 0.1 to 1 Pa, a plasma discharge 6 is formed in chamber 1.

Под воздействием плазменного разряда 6 мишень подвергается магнетронному распылению со скоростью осаждения металла в среде-носителе 5, зависящей от коэффициента распыления материала мишени 4 и параметров работы магнетрона 3. Применение способа предполагается в первую очередь для получения золей меди, титана, золота и серебра, однако при достаточных параметрах плазмы указанным методом можно получать органозоли любых металлов, например, алюминия, никеля, железа, олова, платины и сплавов на их основе.Under the influence of plasma discharge 6, the target is subjected to magnetron sputtering at a deposition rate of the metal in the carrier medium 5, which depends on the sputtering coefficient of the target material 4 and the parameters of the magnetron 3. The application of the method is intended primarily for the production of copper, titanium, gold, and silver sols, however with sufficient plasma parameters by the indicated method, it is possible to obtain organosols of any metals, for example, aluminum, nickel, iron, tin, platinum and alloys based on them.

Специфические требования к мишеням отсутствуют.There are no specific requirements for targets.

В качестве среды-носителя органозоля предлагается использовать органический растворитель, инертный по отношению к осаждаемым металлам, т.е. не вызывающий комкования наночастиц, не вступающий в реакцию в поверхностно-активными веществами, используемыми для стабилизации органозоля и безопасный с точки зрения использования в 3D-принтере. В заявляемом способе используют в качестве среды-носителя 5 низкомолекулярный полиэтиленгликоль с молекулярной массой от 200 до 400 либо иной органический моно- или полиэфирный растворитель, например триэтиленгликоль, полипропиленгликоль.It is proposed to use an organic solvent inert to the deposited metals as a carrier medium for an organosol. non-clumping nanoparticles, non-reactive in the surface-active substances used to stabilize the organosol and safe from the point of view of use in a 3D printer. In the inventive method, low molecular weight polyethylene glycol with a molecular weight of 200 to 400 or another organic mono- or polyester solvent, for example triethylene glycol, polypropylene glycol, is used as the carrier medium 5.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ), используемые для предотвращения коагуляции и замедления осаждения наночастиц металла в органозоле, должны быть инертны по отношению к среде-носителю 5 и безопасны с точки зрения дальнейшего использования в принтере. В рассматриваемом методе предполагается использование в качестве ПАВ цетилтриметиламмония бромида (ЦТАБ, англ. СТАВ), либо других катионактивных термостабильных полимеров алкиламмониевых солей.Surfactants (surfactants) used to prevent coagulation and to slow the deposition of metal nanoparticles in the organosol should be inert with respect to the carrier medium 5 and safe from the point of view of further use in the printer. In the method under consideration, it is assumed that cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) is used as a surfactant, or other cationic thermostable polymers of alkyl ammonium salts.

Таким образом, в качестве среды-носителя 5 для формирования органозоля используют композицию на основе полиэфирного растворителя и стабилизатора на основе органических полимерных соединений.Thus, as the carrier medium 5 for the formation of an organosol, a composition based on a polyester solvent and a stabilizer based on organic polymer compounds is used.

Предельная концентрация металла в органозоле в зависимости от используемого металла и параметров процесса распыления может достигать 40% и более по массе. В целом, чем выше содержание металла в органозоли, тем выше потребительские свойства органозоля как исходного материала для 3D-печати, т.е. ниже удельный расход золя при печати и выше плотность печатаемого конечного изделия.The maximum concentration of metal in the organosol, depending on the metal used and the parameters of the spraying process, can reach 40% or more by weight. In general, the higher the metal content in the organosol, the higher the consumer properties of the organosol as a source material for 3D printing, i.e. lower specific sol consumption for printing and higher density of the printed end product.

Для повышения равномерности распыления и предотвращения перегрева мишени 4 предполагается для промышленного производства органозоля по заявляемому способу использовать в магнетроне систему принудительного охлаждения анода и магнитный блок, выполняемый либо в форме подвижного электромагнита, в процессе работы перемещаемого под поверхностью мишени и перемещающего плазменный разряд над ее поверхностью, либо в виде неподвижного блока, собранного из множества отдельных электромагнитов. Такое устройство магнетрона позволяет проводить процесс при более высоких показателях мощности и создавать над поверхностью мишени плазменный разряд более равномерной формы, нежели при использовании обычного планарного неохлаждаемого магнетрона. Использование такого специализированного магнетрона позволяет воздействовать плазменным разрядом равномерно на всю поверхность мишени, не допуская в то же время ее перегрева и более равномерно осаждать распыляемый металл на поверхности среды-носителя. Целесообразно также использование в промышленном применении метода магнетронных установок с непрерывным циклом работы, в которых готовые к насыщению емкости со средой-носителем подаются в камеру распыления и удаляются из нее через шлюзы, без нарушения вакуумной среды.To increase the uniformity of sputtering and to prevent overheating of target 4, it is proposed for the industrial production of an organosol according to the claimed method to use a forced anode cooling system and a magnetic unit in a magnetron, either in the form of a movable electromagnet, moving under the target surface and moving the plasma discharge above its surface, or in the form of a fixed unit assembled from many separate electromagnets. Such a magnetron device allows the process to be carried out at higher power indices and to create a plasma discharge of a more uniform shape over the target surface than when using a conventional planar uncooled magnetron. The use of such a specialized magnetron makes it possible to act with a plasma discharge evenly on the entire surface of the target, while at the same time preventing its overheating and more evenly depositing the sprayed metal on the surface of the carrier medium. It is also advisable to use the method of magnetron installations with a continuous cycle of operation in industrial applications, in which containers ready for saturation with the carrier medium are fed into the atomization chamber and removed from it through locks, without disturbing the vacuum environment.

Одним из направлений применения заявляемого способа является 3D-печать с использованием получаемого указанным способом органозоля вместо широко используемых сегодня металлических микродисперсных порошков.One of the areas of application of the proposed method is 3D printing using an organosol obtained by the indicated method instead of the widely used metallic microdispersed powders.

В настоящее время для 3D-печати металлом наиболее широко применяется технология лазерного спекания.Currently, laser sintering technology is most widely used for 3D printing with metal.

Суть технологии заключается в "вырисовывании" лучом лазера контуров среза изготавливаемой детали в нанесенном на рабочую платформу принтера тонком слое металлического порошка с крупностью частиц 5-20 мкм. Спекаясь или расплавляясь под лучом лазера, порошок образует твердую массу. Как только срез полностью сформирован, на поверхность наносится новый слой материала, который снова обрабатывается лазером и процесс повторяется циклически до получения готового конечного изделия, полностью погруженного в заполняющий всю рабочую зону принтера слой порошка.The essence of the technology is the "drawing" of the cut profile of the manufactured part in a thin layer of metal powder with a particle size of 5-20 microns applied to the printer’s working platform with a laser beam. Sintering or melting under a laser beam, the powder forms a solid mass. As soon as the cut is completely formed, a new layer of material is applied to the surface, which is again processed by a laser and the process is repeated cyclically until a finished product is obtained, completely immersed in a powder layer filling the entire working area of the printer.

Технология обладает рядом существенных недостатков, среди которых:The technology has a number of significant disadvantages, including:

- сложные методы подачи порошка в принтер и обращения с ним в процессе печати;- sophisticated methods of feeding powder into the printer and handling it during printing;

- количество используемого рабочего материала, независимо от объема печатаемых деталей равное объему рабочей зоны принтера;- the amount of working material used, regardless of the volume of printed parts equal to the volume of the working area of the printer;

- заполнение замкнутых полостей готового изделия порошком, не извлекаемым без нарушения целостности детали;- filling the closed cavities of the finished product with powder that cannot be removed without violating the integrity of the part;

- «ребристость» поверхности готового изделия с высотой ребра, соответствующей разрешению принтера, требующая постобработки конечных изделий.- "ribbing" of the surface of the finished product with a rib height corresponding to the resolution of the printer, requiring post-processing of the final product.

Перечисленные недостатки технологии могут быть устранены с помощью 3D-принтера, использующего рабочий материал в форме органозоля, получаемого описанным способом.The listed disadvantages of the technology can be eliminated using a 3D printer using working material in the form of an organosol obtained by the described method.

Принцип действия принтера схож одновременно с существующими 3D-принтерами для печати пластиком и с обычными струйными принтерами для печати на бумаге.The principle of operation of the printer is similar at the same time with existing 3D printers for printing with plastic and with ordinary inkjet printers for printing on paper.

В пределах рабочего объема принтера 8 при помощи электромоторов 9 прецизионно позиционируется в трех измерениях печатающая головка 10.Within the working volume of the printer 8 by means of electric motors 9, the print head 10 is precision positioned in three dimensions.

К печатающей головке через гибкие шланги 11 из резервуаров 12 подается один или несколько органозолей, выдавливаемых через фильеру 13 в головке в рабочее поле.One or more organosols extruded through a die 13 in the head into the working field is supplied to the printhead through flexible hoses 11 from reservoirs 12.

Через систему зеркал 14 на рабочее поле направляется луч лазера 15. Под его воздействием в фокусе луча связующее вещество органозоля испаряется, а металлические частицы расплавляются, образуя поверхность печатаемого изделия.Through a system of mirrors 14, a laser beam 15 is directed to the working field. Under its influence, the binder of the organosol evaporates at the focus of the beam, and the metal particles melt, forming the surface of the printed product.

Перемещаясь по рабочему полю, головка принтера последовательно формирует слои изделия. Толщина печатаемых слоев, скорость печати и качество печатаемого изделия регулируются изменением объема выдавливаемого через фильеру органозоля.Moving along the working field, the printer head sequentially forms the product layers. The thickness of the printed layers, the printing speed and the quality of the printed product are regulated by changing the volume of the organosol squeezed out through the die.

Такое устройство принтера полностью устраняет характерные для существующих порошковых технологий печати проблемы с внутренними пустотами деталей и повышенным расходом материала, а уменьшение крупности металлических частиц в органозоли по сравнению с порошком позволяет снизить влияние проблемы ребристости изделий.Such a printer device completely eliminates the problems typical for existing powder printing technologies with internal voids of parts and increased material consumption, and a reduction in the particle size of metal particles in an organosol as compared to a powder allows reducing the influence of the product rib problem.

Вариации заявляемого способа, в том числе состав среды-носителя, тип магнетрона и материал мишени, а также параметры магнетронного распыления не изменяют сущность изобретения, а лишь определяют его конкретное воплощение.Variations of the proposed method, including the composition of the carrier medium, the type of magnetron and the target material, as well as the magnetron sputtering parameters do not change the essence of the invention, but only determine its specific embodiment.

Claims (5)

1. Способ получения металлосодержащего органозоля, применяемого для послойной 3D печати изделия, характеризующийся тем, что в разреженной среде инертного газа распыляют мишень из металлического материала путем плазменного разряда магнетрона, обеспечивают осаждение распыленных металлических частиц в композицию на основе органического растворителя и стабилизатора на основе катионактивных термостабильных полимеров алкиламмониевых солей с образованием металлосодержащего органозоля.1. A method of producing a metal-containing organosol used for layer-by-layer 3D printing of an article, characterized in that a target of a metal material is sprayed in a rarefied inert gas medium by a plasma discharge of a magnetron, and the atomized metal particles are deposited in a composition based on an organic solvent and a stabilizer based on cationic thermostable polymers of alkyl ammonium salts to form a metal-containing organosol. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве металлического материала мишени используют металл, выбранный из группы, включающей медь, титан, алюминий, никель, железо, олово, серебро, золото и платину.2. The method according to p. 1, characterized in that the metal material of the target using a metal selected from the group including copper, titanium, aluminum, nickel, iron, tin, silver, gold and platinum. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве металлического материала мишени используют сплав.3. The method according to claim 1, characterized in that an alloy is used as the target metal material. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве растворителя используют органический полиэфирный растворитель или моноэфирный растворитель.4. The method according to p. 1, characterized in that the solvent used is an organic polyester solvent or a monoester solvent. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве стабилизатора на основе катионактивных термостабильных полимеров алкиламмониевых солей используют цетилтриметиламмония бромид.5. The method according to p. 1, characterized in that cetyltrimethylammonium bromide is used as a stabilizer based on cationic thermostable polymers of alkyl ammonium salts.
RU2016152239A 2016-12-29 2016-12-29 Method of obtaining organosol RU2650820C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152239A RU2650820C1 (en) 2016-12-29 2016-12-29 Method of obtaining organosol
PCT/RU2017/000140 WO2018124921A1 (en) 2016-12-29 2017-03-17 Organosol production method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152239A RU2650820C1 (en) 2016-12-29 2016-12-29 Method of obtaining organosol

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2650820C1 true RU2650820C1 (en) 2018-04-17

Family

ID=61976558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016152239A RU2650820C1 (en) 2016-12-29 2016-12-29 Method of obtaining organosol

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2650820C1 (en)
WO (1) WO2018124921A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA006725B1 (en) * 2001-11-23 2006-04-28 Сикпа Холдинг С.А. Pigmented printing ink composition, method of manufacturing and use
RU2398621C2 (en) * 2005-06-21 2010-09-10 Ппг Индастриз Огайо, Инк. Methods for production of nanomaterials dispersion and products on its basis
RU2404024C2 (en) * 2006-01-17 2010-11-20 Ппг Индастриз Огайо, Инк. Method of producing particles by vapour deposition in ion fluid

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA006725B1 (en) * 2001-11-23 2006-04-28 Сикпа Холдинг С.А. Pigmented printing ink composition, method of manufacturing and use
RU2398621C2 (en) * 2005-06-21 2010-09-10 Ппг Индастриз Огайо, Инк. Methods for production of nanomaterials dispersion and products on its basis
RU2404024C2 (en) * 2006-01-17 2010-11-20 Ппг Индастриз Огайо, Инк. Method of producing particles by vapour deposition in ion fluid

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018124921A1 (en) 2018-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10610934B2 (en) Method and apparatus for production of uniformly sized nanoparticles
CA2891304C (en) Stabilized metallic nonoparticles for 3d printing
CN109843479B (en) Metal powder for metal additive manufacturing and molded object made by using metal powder
US10501857B2 (en) Additive manufacturing by localized electrochemical deposition
CA3141472A1 (en) Apparatus for engineered electrospray depositions, and method of fabricating nano-structures with engineered nano-scale electrospray depositions
EP3437842B1 (en) 3d printing method
RU2422555C1 (en) Procedure for electric-explosive application of metal coating on contact surfaces
JP2019512612A5 (en)
US20120308776A1 (en) Cermet coating, spraying particles for forming same, method for forming cermet coating, and coated article
RU2650820C1 (en) Method of obtaining organosol
Khan et al. A framework for surface modification by electrical discharge coating using variable density electrodes
Yakovlev et al. Preparation of Al‐Dy core‐shell particles by electron beam treatment of Al powder with consequent magnetron deposition of Dy film
Zhang et al. A comparative study of silver nanoparticles synthesized by arc discharge and femtosecond laser ablation in aqueous solution
Zhang et al. Effect of process parameters on mechanical properties of wire and arc additive-manufactured AlCu6Mn
GB2546284A (en) Powder formation
US20190091768A1 (en) Rapid additive sintering of materials using electric fields
KR101986306B1 (en) Vacuum suspension plasma spray aparattus and vacuum suspension plasma spray method
Bhavani et al. Effect of powder-mixed dielectrics on performance measures and surface morphology during PMEDM of Ti6Al4V
EP3377667B1 (en) Method and apparatus for applying a metal coating
RU2631995C1 (en) Method for producing strengthened aluminium alloys
Madkour et al. Techniques for Elaboration of Nanomaterials
US11951539B2 (en) Modification of metal jetting compositions and methods thereof
Yoozbashizadeh et al. The Effects of Sintering Conditions on Selective Inhibition Sintering Process for Bronze
RU2291521C2 (en) Method for manufacturing anode of chemical current supply using alkali electrolyte
Kashapov et al. The use of ultrasound to produce metallic powder in the plasma discharge electrolyte

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181230

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20191007