本美國非臨時專利申請根據(jù)35U.S.C.§119要求2015年4月9日提交的韓國專利申請No.10-2015-0050144和2015年12月29日提交的韓國專利申請No.10-2015-0188766的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容在此引入作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本文中的本公開內(nèi)容涉及用于3D打印的材料，并且更具體地涉及用于3D打印的貴金屬材料。

最近正積極發(fā)展的3D打印方法能夠使用3D打印機(jī)來接收三維地設(shè)計(jì)的信息和打印三維形狀。使用能夠草繪用于3D打印的3D藍(lán)圖的程序例如3D CAD來繪制3D藍(lán)圖。模型能夠從繪跡產(chǎn)生，但是也通過使用模板以改變基本形式而制成。一些3D打印服務(wù)公司提供容許即使外行也容易產(chǎn)生3D藍(lán)圖的在線工具。另外，代替繪制藍(lán)圖，也通過僅使用3D掃描儀或經(jīng)由通過拍攝照片的機(jī)械方法來制成3D藍(lán)圖。

3D打印已被工業(yè)在生產(chǎn)過程的部分中使用。最近，對于使用3D打印的定制的少量、高多樣性生產(chǎn)過程的配件等的產(chǎn)品樣機(jī)的新興市場，預(yù)期和需求正在增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開內(nèi)容的一個目的是提供能夠在約400℃處或低于約400℃熔融層合的用于3D打印的貴金屬。

本公開內(nèi)容的另一目的是提供用于3D打印的貴金屬，其中該貴金屬材料能夠與塑料材料一起在單個過程中熔融層合(FDM法、熱熔法)。

本公開內(nèi)容的另一目的是提供用于制造能夠在約400℃下或低于約400℃熔融層合的用于3D打印的貴金屬材料的方法。

本公開內(nèi)容的又一目的是提供使用能夠在約400℃下或低于400℃熔融層合的用于3D打印的貴金屬材料的3D打印方法。

然而，本公開內(nèi)容的目的不限于上述目的。

本發(fā)明構(gòu)思的一種實(shí)施方式提供用于3D打印的貴金屬材料，該貴金屬材料包括包含金(Au)和不同于金的第一金屬的合金，其中所述合金包含約50重量％至約100重量％的金且包含多于約0重量％且至多約50重量％的所述第一金屬，并且所述合金的熔點(diǎn)為至多400℃。

在一種實(shí)施方式中，所述第一金屬可為錫(Sn)、硅(Si)、鍺(Ge)、銻(Sb)或鎵(Ga)的任一種。

在一種實(shí)施方式中，所述合金可進(jìn)一步包括第二金屬，所述第二金屬是與金和所述第一金屬不同的金屬，并且所述合金包含多于約0重量％且至多約25重量％的所述第二金屬。

在一種實(shí)施方式中，所述第一金屬可為鍺(Ge)。

在一種實(shí)施方式中，所述第二金屬可為鎵(Ga)、銦(In)或鉍(Bi)的任一種。

在一種實(shí)施方式中，所述第一金屬可為錫(Sn)、硅(Si)或銻(Sb)的任一種。

在一種實(shí)施方式中，所述第二金屬可為鎵(Ga)、銦(In)、鍺(Ge)或鉍(Bi)的任一種。

在一種實(shí)施方式中，所述合金可進(jìn)一步包括第三金屬，所述第三金屬是與金、所述第一金屬和所述第二金屬不同的金屬，并且所述合金包含多于約0重量％且至多約5重量％的所述第三金屬。

在一種實(shí)施方式中，所述第三金屬可為銅(Cu)、銀(Ag)、鉑(Pt)或鈀(Pd)的任一種。

在一種實(shí)施方式中，所述用于3D打印的貴金屬材料可進(jìn)一步包括金屬顆粒或金屬氧化物顆粒，所述金屬顆粒的熔點(diǎn)超過約400℃，和所述金屬氧化物顆粒的熔點(diǎn)超過約400℃。

在一種實(shí)施方式中，所述金屬顆?？砂?Au)、銀(Ag)、鉑(Pt)、錫(Sn)或銅(Cu)的至少一種，和所述金屬氧化物顆粒可包括氧化銅顆?；蜓趸F顆粒的至少一種。

在一種實(shí)施方式中，所述金屬顆?？砂ǔ尸F(xiàn)金光澤且通過無電鍍方法等獲得的金(薄膜)/鎳磷(薄膜)/銅(核)(Au/NiP/Cu)顆粒，以在銅基礎(chǔ)物的表面上相繼地包覆鎳磷(NiP)和金(Au)到約幾微米(μm)的厚度。

在一種實(shí)施方式中，所述金屬氧化物顆?？沙尸F(xiàn)金光澤且包括包覆有氧化鈦(TiO2)、氧化銅或氧化鐵的云母。

在一種實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一種實(shí)施方式的用于3D打印的貴金屬材料可為粉末狀的、顆粒狀的或絲狀的。

在一種實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一種實(shí)施方式的用于3D打印的貴金屬材料可為液相。

在本發(fā)明構(gòu)思的一種實(shí)施方式中，3D打印方法包括：通過在約280℃至約400℃的溫度下執(zhí)行熱處理而熔融貴金屬材料；和通過將熔融的貴金屬材料經(jīng)由噴嘴擠出和然后冷卻所述熔融的貴金屬而形成三維結(jié)構(gòu)體，其中，所述貴金屬材料包括包含金(Au)和不同于金的第一金屬的合金，所述合金包含約50重量％至約100重量％的金，且包含多于約0重量％且至多約50重量％的所述第一金屬，并且所述合金的熔點(diǎn)為至多400℃。

在一種實(shí)施方式中，所述合金可進(jìn)一步包括第二金屬，所述第二金屬是與金(Au)和所述第一金屬不同的金屬，并且所述合金包含多于約0重量％且至多約25重量％的所述第二金屬。

在一種實(shí)施方式中，所述合金可進(jìn)一步包括與金(Au)、所述第一金屬和所述第二金屬不同的第三金屬，所述第三金屬是銅(Cu)、銀(Ag)、鉑(Pt)或鈀(Pd)的任一種，并且所述合金包含多于約0重量％且至多約5重量％的所述第三金屬。

在一種實(shí)施方式中，所述用于3D打印的貴金屬材料可進(jìn)一步包括金屬顆?；蚪饘傺趸镱w粒，所述金屬顆粒的熔點(diǎn)超過約400℃，和所述金屬氧化物顆粒的熔點(diǎn)超過約400℃。

在一種實(shí)施方式中，可進(jìn)一步包括熔融和層合塑料材料，其中所述貴金屬材料和所述塑料材料形成單個三維結(jié)構(gòu)體。

在一種實(shí)施方式中，所述第一金屬可為錫(Sn)、硅(Si)、鍺(Ge)、銻(Sb)或鎵(Ga)的任一種。

在一種實(shí)施方式中，所述第一金屬可為鍺(Ge)。

在一種實(shí)施方式中，所述第二金屬可為鎵(Ga)、銦(In)或鉍(Bi)的任一種。

在一種實(shí)施方式中，所述第一金屬可為錫(Sn)、硅(Si)或銻(Sb)的任一種。

在一種實(shí)施方式中，所述第二金屬可為鎵(Ga)、銦(In)、鍺(Ge)或鉍(Bi)的任一種。

在本發(fā)明構(gòu)思的一種實(shí)施方式中，用于制造用于3D打印的貴金屬材料的方法包括：通過在第一溫度下熔融金(Au)和第一金屬而形成第一液體合金；和通過所述第一液體合金的第一冷卻而形成固體合金，其中所述第一液體合金包含約50重量％至約100重量％的金(Au)且包含多于約0重量％且至多約50重量％的所述第一金屬，并且所述第一溫度比金(Au)的熔融溫度和所述第一金屬的熔融溫度高。

在一種實(shí)施方式中，所述熔融過程可在真空環(huán)境、發(fā)泡氣體環(huán)境或惰性氣體環(huán)境下執(zhí)行。

在一種實(shí)施方式中，在所述第一冷卻中，溫度可以約50℃至200℃/分鐘的速率下降。

在一種實(shí)施方式中，可包括通過所述固體合金在比所述第一溫度低的第二溫度下的第二熱處理而形成第二液體合金；通過將所述第二液體合金與金屬顆?；蚪饘傺趸镱w粒的至少一種混合而形成混合物；和對所述混合物執(zhí)行第二冷卻，其中，所述第二溫度超出所述固體合金的熔點(diǎn)，且低于所述金屬顆粒和所述金屬氧化物顆粒的熔點(diǎn)。

在本發(fā)明構(gòu)思的一種實(shí)施方式中，3D打印裝置包括：貴金屬材料供應(yīng)部；塑料材料供應(yīng)部；第一噴嘴，所述第一噴嘴接收從所述貴金屬材料供應(yīng)部供應(yīng)的貴金屬材料以熔融和排出所述貴金屬材料；第二噴嘴，所述第二噴嘴接收從所述塑料材料供應(yīng)部供應(yīng)的塑料材料以熔融和排出所述塑料材料；和控制部，所述控制部使所述第一噴嘴和所述第二噴嘴移動，其中，所述貴金屬材料是包含金(Au)、第一金屬和第二金屬的第一合金與金屬氧化物顆粒的混合物，所述第一金屬是錫(Sn)、硅(Si)、鍺(Ge)或銻(Sb)的任一種并且所述第二金屬為鎵(Ga)、銦(In)、鍺(Ge)或鉍(Bi)的任一種，和所述第一噴嘴包括通過在約280℃至約400℃的溫度下執(zhí)行熱處理而熔融所述貴金屬材料的第一加熱部。

在一種實(shí)施方式中，所述第一噴嘴可進(jìn)一步包括：排出所述熔融的貴金屬材料的開口；和設(shè)置在所述第一加熱部和所述開口之間的第二加熱部，所述第二加熱部將所述熔融的貴金屬材料加熱到比所述第一加熱部低的溫度。

在一種實(shí)施方式中，所述第一噴嘴的內(nèi)部可填充有發(fā)泡氣體或惰性氣體。

在一種實(shí)施方式中，所述第一噴嘴中的材料可為陶瓷、特氟隆、石英或具有陽極化表面的鋁之一。

在一種實(shí)施方式中，可進(jìn)一步在所述貴金屬材料供應(yīng)部和所述第一噴嘴之間包括供應(yīng)管，其中所述第一噴嘴進(jìn)一步包括與排出所述貴金屬材料的供應(yīng)管的出口相鄰的冷卻部，所述冷卻部將從所述供應(yīng)管排出的所述貴金屬材料冷卻到等于或低于所述貴金屬材料的熔點(diǎn)的溫度。

附圖說明

圖1至4是用于說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一種實(shí)施方式的用于3D打印的貴金屬材料的制造方法的流程圖。

圖5是說明使用根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一種實(shí)施方式的貴金屬材料的3D打印機(jī)的圖；和

圖6和圖7是于說明使用根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式的貴金屬材料的3D打印機(jī)中的噴嘴的放大圖并且與圖5中的A對應(yīng)。

具體實(shí)施方式

下面將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明構(gòu)思的示范性實(shí)施方式。然而，本發(fā)明構(gòu)思可以不同形式體現(xiàn)且不應(yīng)被解釋成限制于本文闡述的實(shí)施方式。相反，提供這些實(shí)施方式使得本公開內(nèi)容將使徹底和完整的，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明構(gòu)思的范圍。

在本公開內(nèi)容中，將理解，當(dāng)一個要素(元件)被稱為“在”另外的要素(要素)“上”時，其可以直接在所述另外的要素(要素)上或著還可以存在中間要素(要素)。同樣的附圖標(biāo)記始終是指同樣的要素。

本文描述的實(shí)施方式是參考作為本發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)構(gòu)思的說明圖的流程圖或放大圖來描述的。在圖中，為了技術(shù)內(nèi)容的有效描述，區(qū)域的厚度被放大。圖中示出的區(qū)域?qū)嵸|(zhì)上是近似的。這樣的區(qū)域的形狀僅用于說明元(要素)件的具體形式或區(qū)域，并且不限制本發(fā)明構(gòu)思的范圍。將理解，盡管本文中可使用術(shù)語第一、第二、第三等來描述各種要素(要素)，但是這些要素不應(yīng)受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于將一個要素與另一個要素區(qū)分開。本文描述的實(shí)施方式也包括其補(bǔ)充實(shí)施方式。

本文使用的術(shù)語用于描述示范性實(shí)施方式且不限制本發(fā)明構(gòu)思。在本說明書中，單數(shù)形式也還包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另有說明。術(shù)語“包括”和/或“包含”當(dāng)用于本說明書時不排除存在或增加一個或多個其它要素。

下文中，通過參考附圖描述本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思的示范性實(shí)施方式給出本發(fā)明的詳細(xì)描述。

圖1至4是用于說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一種實(shí)施方式的用于三維打印(下文中，3D打印)的貴金屬材料的制造方法的流程圖。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一種實(shí)施方式的貴金屬材料可用于使用熔化沉積造型(熔化沉積成型，fused deposition modeling)(FDM)方法、材料擠出(ME)方法、材料噴射(MJ)方法、熱熔方法、選擇性激光燒結(jié)(SLS)方法、直接能量沉積(DED)方法或粉末床熔化(PBF)方法的3D打印。

參考圖1，可將金物種和第一金屬物種提供在腔室的內(nèi)部S110。在一種實(shí)施方式中，可提供至少約50重量％且少于約100重量％的金物種和多于約0重量％且至多約50重量％的第一金屬。在一種實(shí)施方式中，第一金屬可包括這樣的金屬：其中包含金和第一金屬的合金的熔點(diǎn)是至多約400℃。例如，所述第一金屬可包括錫(Sn)、硅(Si)、鋁(Al)、鎢(W)、銻(Sb)、鍺(Ge)、錳(Mn)或鎵(Ga)。

在一種實(shí)施方式中，可將金物種和錫物種以粉末形式提供到腔室廢熱內(nèi)部。腔室放熱內(nèi)部可處于真空環(huán)境、發(fā)泡氣體環(huán)境、惰性氣體環(huán)境、或發(fā)泡氣體和惰性氣體的混合氣體環(huán)境下。在一種實(shí)施方式中，所述發(fā)泡氣體可包括氬和氫的混合氣體和/或氮和氫的混合氣體。在一種實(shí)施方式中，所述惰性氣體可包括氬氣和/或氮?dú)?。在真空環(huán)境、發(fā)泡氣體環(huán)境、惰性氣體環(huán)境、或發(fā)泡氣體和惰性氣體的混合氣體環(huán)境下金物種和錫物種的氧化可被排除或最小化。

金(Au)和錫(Sn)物種可經(jīng)歷第一熱處理以形成第一液體合金S120。在一種實(shí)施方式中，金物種和錫物種可在真空環(huán)境、發(fā)泡氣體環(huán)境、惰性氣體環(huán)境、或發(fā)泡氣體和惰性氣體的混合氣體環(huán)境下經(jīng)歷第一熱處理。金物種和錫物種可通過第一熱處理而被熔融。在第一熱處理過程中，可升高腔室內(nèi)部的溫度直到到達(dá)第一熱處理溫度，然后保持預(yù)定時間。例如，可使腔室內(nèi)部的溫度以約5℃/分鐘至約50℃/分鐘的速率升高。在一種實(shí)施方式中，第一熱處理溫度可比金和錫的低共熔點(diǎn)高。在一種實(shí)施方式中，第一熱處理溫度可等于或高于金的熔點(diǎn)和錫的熔點(diǎn)中的最高溫度。例如，第一熱處理溫度可為約800℃至約1200℃。這里，第一熱處理過程可執(zhí)行至少30分鐘。從而，可形成包含金和錫的第一液體合金。第一液體合金可包含至少約50重量％且少于約100重量％的金和多于約0重量％且至多約50重量％的錫。因此，第一液體合金就金而言可具有至少約18K的純度。

可將包含金和錫的第一液體合金冷卻以形成固體合金S130。在一種實(shí)施方式中，可將第一液體合金自然冷卻或驟冷。例如，可通過其中溫度以約50℃至約200℃/分鐘的速率降低的驟冷使第一液體合金冷卻。從而，可形成包含金(Au)和錫(Sn)的固體合金。所述固體合金可具有非晶相或結(jié)晶相。所述固體合金的熔點(diǎn)可為約400℃或更低。在一種實(shí)施方式中，所述固體合金的熔點(diǎn)可為260℃至約400℃。例如，Au₈₅Sn₁₅合金的熔點(diǎn)可為約398℃。這里，金(Au)∶錫(Sn)的質(zhì)量比可為約85∶15。

在一種實(shí)施方式中，第一金屬可為硅(Si)。通過與用于形成金(Au)和錫(Sn)的固體合金的上述過程基本上相同的過程，可形成包含金(Au)和硅(Si)的固體合金。在一種實(shí)施方式中，第一熱處理溫度可比金和硅的低共熔點(diǎn)高。在一種實(shí)施方式中，第一熱處理溫度可等于或高于金的熔點(diǎn)和硅的熔點(diǎn)中的最高溫度。例如，第一熱處理的溫度可為約800℃至約1200℃。在一種實(shí)施方式中，所述包含金和硅的固體合金可具有約360℃至約400℃的熔點(diǎn)。例如，Au_96.5Si_3.5合金的熔點(diǎn)可為約395℃。這里，金(Au)∶硅(Si)的質(zhì)量比可為約96.5∶3.5。

在一種實(shí)施方式中，第一金屬可為鍺(Ge)。通過與用于形成金(Au)和錫(Sn)的固體合金的上述過程基本上相同的過程，可形成包含金(Au)和鍺(Ge)的固體合金。在一種實(shí)施方式中，第一熱處理溫度可高于金和鍺的低共熔點(diǎn)。在一種實(shí)施方式中，第一熱處理溫度可等于或高于金的熔點(diǎn)和鍺的熔點(diǎn)中的最高溫度。例如，第一熱處理的溫度可為約938℃至約1500℃。在一種實(shí)施方式中，所述包含金和鍺的固體合金可具有約360℃至約400℃的熔點(diǎn)。例如，Au₈₇Ge₁₃合金的熔點(diǎn)可為約380℃。這里，金(Au)∶鍺(Ge)的質(zhì)量比可為約87∶13。

在一種實(shí)施方式中，第一金屬可為鎵(Ga)。通過與用于形成金(Au)和錫(Sn)的固體合金的上述過程基本上相同的過程，可形成包含金(Au)和鎵(Ga)的固體合金。在一種實(shí)施方式中，第一熱處理溫度可高于金和鎵的低共熔點(diǎn)。在一種實(shí)施方式中，第一熱處理溫度可等于或高于金的熔點(diǎn)和鎵的熔點(diǎn)中的最高溫度。例如，第一熱處理的溫度可為約800℃至約1200℃。在一種實(shí)施方式中，所述包含金和鎵的固體合金可具有約330℃至約400℃的熔點(diǎn)。例如，Au₉₀Ga₁₀合金的熔點(diǎn)可為約397℃。這里，金(Au)∶鎵(Ga)的質(zhì)量比可為約90∶10。

在一種實(shí)施方式中，第一金屬可為銻(Sb)。通過與用于形成金(Au)和錫(Sn)的固體合金的上述過程基本上相同的過程，可形成包含金(Au)和銻(Sb)的固體合金。在一種實(shí)施方式中，第一熱處理溫度可高于金和銻的低共熔點(diǎn)。在一種實(shí)施方式中，第一熱處理溫度可等于或高于金的熔點(diǎn)和銻的熔點(diǎn)中的最高溫度。例如，第一熱處理的溫度可為約800℃至約1200℃。在一種實(shí)施方式中，所述包含金和銻的固體合金可具有約400℃的熔點(diǎn)。

可處理所述固體合金以形成用于3D打印的貴金屬材料S140。在一種實(shí)施方式中，用于3D打印的貴金屬材料可為粉末狀的、顆粒狀的或絲狀的。例如，用于3D打印的粉末狀貴金屬材料可通過被容納在卡盒中來使用。例如，用于3D打印的絲狀貴金屬材料可通過被纏繞在卷軸上來使用。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一種實(shí)施方式，可將用于3D打印的貴金屬材料在400℃下或低于400℃熔融以排出到噴嘴外部。排出的用于3D打印的貴金屬材料可被冷卻。在一種實(shí)施方式中，所述冷卻可為自然冷卻和/或使用風(fēng)扇的冷卻?？稍俅螌⒂糜?D打印的貴金屬材料排出到冷卻的貴金屬材料上，并且冷卻。在一種實(shí)施方式中，所述冷卻可為自然冷卻和/或使用風(fēng)扇的冷卻。通過重復(fù)以上過程，可利用用于3D打印的貴金屬材料形成三維結(jié)構(gòu)體。

參考圖2，可將金(Au)物種、第一金屬物種和第二金屬物種提供在腔室的內(nèi)部S120。在一種實(shí)施方式中，第一金屬可與參考圖1描述的第一金屬基本上相同。在一種實(shí)施方式中，第二金屬可包括如下的金屬：其中包含金、第一金屬和所述第二金屬的合金的熔點(diǎn)為至多約400℃。例如，第二金屬可包括鎵(Ga)、銦(In)、鉍(Bi)、鉛(Pb)或鍺(Ge)。在一種實(shí)施方式中，可提供至少50重量％且少于約100重量％的金、多于約0重量％且至多約50重量％的第一金屬和多于約0重量％且至多約25重量％的第二金屬。在一種實(shí)施方式中，可將金(Au)物種、錫(Sn)物種和鎵(Ga)物種以粉末形式提供在腔室的內(nèi)部。關(guān)于腔室和腔室內(nèi)部的環(huán)境的描述可與參考圖1給出的描述基本上相同。

金(Au)物種、錫(Sn)物種和鎵(Ga)物種可經(jīng)歷第一熱處理以形成第一液體合金S220。在一種實(shí)施方式中，金(Au)物種、錫(Sn)物種和鎵(Ga)可在真空環(huán)境、發(fā)泡氣體環(huán)境、惰性氣體環(huán)境、或發(fā)泡氣體和惰性氣體的混合氣體環(huán)境下經(jīng)歷第一熱處理。金物種、錫物種和鎵物種可通過第一熱處理而被熔融。在第一熱處理過程中，可使腔室內(nèi)部的溫度升高直到到達(dá)第一熱處理溫度，然后維持預(yù)定時間。例如，可使腔空內(nèi)部的溫度以約5℃/分鐘至約50℃/分鐘的速率升高。在一種實(shí)施方式中，第一熱處理溫度可比金、錫和鎵的低共熔點(diǎn)高。在一種實(shí)施方式中，第一熱處理溫度可等于或高于金的熔點(diǎn)、錫的熔點(diǎn)和鎵的熔點(diǎn)中的最高溫度。例如，第一熱處理的溫度可為約800℃至約1200℃。這里，第一熱處理過程可執(zhí)行至少30分鐘。從而，可形成包含金、錫和鎵的第一液體合金。第一液體合金可包含至少約50重量％且少于約100重量％的金、多于約0重量％且至多約50重量％的錫和多于約0重量％且至多約25重量％的鎵。從而，第一液體合金就金而言可具有至少約18K的純度。

可將包含金(Au)、錫(Sn)和鎵(Ga)的第一液體合金冷卻以形成固體合金S230。在一種實(shí)施方式中，可將第一液體合金自然冷卻或驟冷。例如，可通過其中溫度以約50℃至約200℃/分鐘的速率降低的驟冷使第一液體合金冷卻。從而，可形成包含金(Au)、錫(Sn)和鎵(Ga)的固體合金。所述固體合金可具有非晶相或結(jié)晶相。所述固體合金的熔點(diǎn)可為約400℃或更低。在一種實(shí)施方式中，所述包含金、錫和鎵的固體合金的熔點(diǎn)可為約260℃至約400℃。例如，Au_60.70Sn_15.95Ga_23.35合金的熔點(diǎn)可為約297℃。這里，金∶錫∶鎵的質(zhì)量比可為約60.70∶15.95∶23.35。

在一種實(shí)施方式中，代替鎵(Ga)，第二金屬可為銦(In)、鉍(Bi)、鍺(Ge)或鉛(Pb)的任一種。在一種實(shí)施方式中，第一熱處理溫度可高于金、錫和第二金屬的低共熔溫度。在一種實(shí)施方式中，第一熱處理溫度可等于或高于金的熔點(diǎn)、錫的熔點(diǎn)和第二金屬的熔點(diǎn)中的最高溫度。例如，當(dāng)?shù)诙饘偈倾?、鉍或鉛時，第一熱處理溫度可為約800℃至約1200℃。例如，當(dāng)?shù)诙饘偈擎N時，第一熱處理溫度可為約938℃至約1500℃。在一種實(shí)施方式中，可將多于約0重量％且至多約25重量％的在銦、鉍、鍺或鉛的任一種包含在所述固體合金中。

在一種實(shí)施方式中，包含金(Au)、硅(Si)和鎵(Ga)的固體合金可通過與參考圖2描述的用于制造包含金(Au)、錫(Sn)和鎵(Ga)的固體合金的過程基本上相同的過程形成。所述固體合金可具有非晶相或結(jié)晶相。所述固體合金的熔點(diǎn)可為約340℃至約400℃。例如，Au_91.54Si_3.99Ga_4.47合金的熔點(diǎn)可為約375℃。

在一種實(shí)施方式中，包含金(Au)、硅(Si)和鍺(Ge)的固體合金可通過與參考圖2描述的用于制造包含金(Au)、錫(Sn)和鎵(Ga)的固體合金的過程基本上相同的過程形成。所述固體合金可具有非晶相或結(jié)晶相。所述固體合金的熔點(diǎn)可為約330℃至約400℃。例如，Au_93.22Si_2.49Ge_4.29合金的熔點(diǎn)可為約391℃。

在一種實(shí)施方式中，包含金(Au)、硅(Si)和鉍(Bi)的固體合金可通過與參考圖2描述的用于制造包含金(Au)、錫(Sn)和鎵(Ga)的固體合金的過程基本上相同的過程形成。所述固體合金可具有非晶相或結(jié)晶相。所述固體合金的熔點(diǎn)可為約340℃至約400℃。例如，Au_91.58Si_3.98Bi_4.44合金的熔點(diǎn)可為約371℃。

可處理所述固體合金以形成用于3D打印的貴金屬材料S240。在一種實(shí)施方式中，用于3D打印的貴金屬材料可為粉末狀的、顆粒狀的或絲狀的。在一種實(shí)施方式中，用于3D打印的粉末狀貴金屬材料可通過被容納在卡盒中來使用。在一種實(shí)施方式中，用于3D打印的絲狀貴金屬材料可通過被纏繞在卷軸上來使用。在一種實(shí)施方式中，用于3D打印的貴金屬材料可具有液相。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一種實(shí)施方式，可將用于3D打印的貴金屬材料在400℃下或低于400℃熔融以排出到噴嘴外部?？蓪⑴懦龅挠糜?D打印的貴金屬材料冷卻。在一種實(shí)施方式中，所述冷卻可為自然冷卻和/或使用風(fēng)扇的冷卻?？稍俅螌⒂糜?D打印的貴金屬材料排出到冷卻的貴金屬材料上，并且冷卻。通過重復(fù)以上過程，可利用用于3D打印的貴金屬材料形成三維結(jié)構(gòu)體。

參考圖3，可將金(Au)物種、第一金屬物種、第二金屬物種和第三金屬物種提供在腔室的內(nèi)部S310。在一種實(shí)施方式中，第一金屬和第二金屬可與參考圖1和2描述的基本上相同。在一種實(shí)施方式中，第三金屬可包括這樣的金屬：其中包含金、第一金屬、第二金屬和第三金屬的合金的熔點(diǎn)為至多400℃。例如，第三金屬可包括銅(Cu)、銀(Ag)、鉑(Pt)或鈀(Pd)。在一種實(shí)施方式中，可提供至少約50重量％且少于約100重量％的金、多于約0重量％且至多約50重量％的第一金屬、多于約0重量％且至多約25重量％的第二金屬和多于約0重量％且至多約5重量％的第三金屬。在一種實(shí)施方式中，可將金(Au)物種、錫(Sn)物種、鎵(Ga)和銅(Cu)物種以粉末形式提供在腔室的內(nèi)部。關(guān)于腔室和腔室內(nèi)部的環(huán)境的描述可與參考圖1給出的描述基本上相同。

金(Au)物種、錫(Sn)物種、鎵(Ga)物種和銅(Cu)物種可經(jīng)歷第一熱處理以形成第一液體合金S320。在一種實(shí)施方式中，金(Au)物種、錫(Sn)物種、鎵(Ga)物種和銅(Cu)物種可在真空環(huán)境、發(fā)泡氣體環(huán)境、惰性氣體環(huán)境或發(fā)泡氣體和惰性氣體的混合氣體環(huán)境下經(jīng)歷第一熱處理。金物種、錫物種、鎵物種和銅物種可通過第一熱處理而被熔融。

在第一熱處理過程中，可使腔室內(nèi)部的溫度升高直到到達(dá)第一熱處理溫度，然后維持預(yù)定時間。例如，可使腔室內(nèi)部的溫度以約5℃/分鐘至約50℃/分鐘的速率升高。在一種實(shí)施方式中，第一熱處理溫度可比金、錫、鎵和銅的低共熔點(diǎn)高。在一種實(shí)施方式中，第一熱處理溫度可等于或高于金的熔點(diǎn)、錫的熔點(diǎn)、鎵的熔點(diǎn)和銅的熔點(diǎn)中的最高溫度。例如，第一熱處理的溫度可為約800℃至約1200℃。這里，第一熱處理過程可執(zhí)行至少30分鐘。從而，可形成包含金、錫、鎵和銅的第一液體合金。第一液體合金可包含至少約50重量％且少于約100重量％的金、多于約0重量％且至多約50重量％的錫、多于約0重量％且至多約25重量％的鎵和多于約0重量％且至多約5重量％的銅。從而，第一液體合金就金而言可具有至少約18K的純度。

可將包含金(Au)、錫(Sn)、鎵(Ga)和銅(Cu)的第一液體合金冷卻以形成固體合金S330。在一種實(shí)施方式中，可將第一液體合金自然冷卻或驟冷。例如，可通過其中溫度以約50℃至約200℃/分鐘的速率降低的淬火使第一液體合金冷卻。從而，可形成包含金(Au)、錫(Sn)、鎵(Ga)的銅(Cu)的固體合金。所述固體合金可具有非晶相或結(jié)晶相。所述固體合金的熔點(diǎn)可為約400℃或更低。在一種實(shí)施方式中，所述包含金、錫、鎵和銅的固體合金的熔點(diǎn)可為約260℃至約400℃。例如，Au_64.68Sn_21.94Ga_6.38Cu₇合金的熔點(diǎn)可為約278℃。這里，金∶錫∶鎵∶銅的質(zhì)量比可為約64.68∶21.94∶6.38∶7。用于3D打印的貴金屬材料的強(qiáng)度可由于合金包含銅而增強(qiáng)。

在一種實(shí)施方式中，代替銅(Cu)，第三金屬可包括銀(Ag)、鉑(Pt)或鈀(Pd)的任一種。在一種實(shí)施方式中，第一熱處理溫度可高于金、第一金屬、第二金屬和第三金屬的低共熔溫度。在一種實(shí)施方式中，第一熱處理溫度可等于或高于金的熔點(diǎn)、第一金屬的熔點(diǎn)、第二金屬的熔點(diǎn)和第三金屬的熔點(diǎn)中的最高溫度。例如，第一熱處理溫度可為約800℃至約1200℃。

可處理所述固體合金以形成用于3D打印的貴金屬材料S340。用于3D打印的貴金屬材料可為粉末狀的、顆粒狀的或絲狀的。在一種實(shí)施方式中，用于3D打印的粉末狀貴金屬材料可通過被容納在卡盒中來使用。在一種實(shí)施方式中，用于3D打印的絲狀貴金屬材料可通過被纏繞在卷軸上來使用。在一種實(shí)施方式中，用于3D打印的貴金屬材料可具有液相。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一種實(shí)施方式，可將用于3D打印的貴金屬材料在400℃下或低于400℃熔融以排出到噴嘴外部。可將排出的用于3D打印的貴金屬材料冷卻。在一種實(shí)施方式中，所述冷卻可為自然冷卻和/或使用風(fēng)扇的冷卻。可再次將用于3D打印的貴金屬材料排出到冷卻的貴金屬材料上，且冷卻。通過重復(fù)以上過程，可利用用于3D打印的貴金屬材料形成三維結(jié)構(gòu)體。

參考圖4，參考圖1-3描述的固體合金可經(jīng)歷第二熱處理以形成第二液體金屬S410。第二熱處理的溫度可低于約400℃且高于所述固體合金的熔融溫度。第二熱處理可一直執(zhí)行到所述固體合金熔融。

可將金屬顆粒、金屬氧化物顆粒和/或金屬氮化物顆粒與第二液體合金混合以形成合金-顆?；旌衔颯420。在一種實(shí)施方式中，所述金屬顆?？砂?Au)、銀(Ag)、鉑(Pt)、錫(Sn)或銅(Cu)的至少一種。在一種實(shí)施方式中，所述金屬氧化物顆?？砂ㄑ趸~和/或氧化鐵顆粒。所述金屬顆粒、金屬氧化物顆粒和/或金屬氮化物顆粒可為微粒(微米顆粒)和/或納米顆粒。所述微粒可為具有約10^-6m至約10^-3m的尺寸的顆粒。所述納米顆粒可為具有約10^-9m至約10^-6m的尺寸的顆粒。所述金屬顆粒、金屬氧化物顆粒和金屬氮化物顆?？删哂屑s400℃以上的熔點(diǎn)。通過第二熱處理，所述金屬顆粒、金屬氧化物顆粒和金屬氮化物顆粒可不熔融。因此，所述合金-顆?；旌衔锟商幱谄渲兴鼋饘兕w粒、金屬氧化物顆粒和/或金屬氮化物顆粒與第二液體合金混合的狀態(tài)?？商峁┒鄠€金屬顆粒、金屬氧化物顆粒和/或金屬氮化物顆粒。在所述合金-顆?；旌衔镏械乃龆鄠€金屬顆粒、金屬氧化物顆粒和/或金屬氮化物顆粒的分?jǐn)?shù)可為約幾到幾十重量％。

所述合金-顆?；旌衔锏恼扯瓤纱笥诘诙后w合金的粘度。這里，所述合金-顆?；旌衔锏恼扯瓤呻S著在所述合金-顆粒混合物中的顆粒的重量百分比的增加而增加。在一種實(shí)施方式中，可提供其中經(jīng)金(Au)或銀(Ag)包覆的銅(Cu)顆粒與包含金(Au)、硅(Si)和鍺(Ge)的液體合金混合的合金-顆?；旌衔铩＠?，Au_93.21Si_2.49Ge_4.29液體合金的粘度在約400℃下可為約10cP。通過將約20重量％的經(jīng)金(Au)或銀(Ag)包覆的銅(Cu)顆粒與所述液體合金混合，可提供具有約4000cP的粘度的合金-顆粒混合物。所述液體合金和所述合金-顆?；旌衔锏娜埸c(diǎn)可基本上相同。這里，所述合金-顆?；旌衔锏娜埸c(diǎn)可為包括在所述合金-顆粒混合物中的合金熔融的溫度。即，包括在所述合金-顆?；旌衔镏械慕?jīng)包覆的銅顆粒在所述合金-顆?；旌衔锏娜埸c(diǎn)下可不熔融。在一種實(shí)施方式中，金(Au)或銀(Ag)包覆層的厚度可為約幾至幾百納米(nm)。在一種實(shí)施方式中，經(jīng)包覆的銅顆粒的尺寸可為約5微米(μm)。在一種實(shí)施方式中，經(jīng)包覆的銅顆粒的形狀可為薄片形狀。

在一種實(shí)施方式中，可將所述金屬顆粒、金屬氧化物顆粒和/或金屬氮化物顆粒與第二液體合金混合以控制用于3D打印的貴金屬材料的顏色。例如，可將金(Au)顆粒與第二液體合金混合使得用于3D打印的貴金屬材料具有金顏色。例如，可將銅(Cu)顆粒與第二液體合金混合使得所述貴金屬材料具有紅顏色。例如，可將氧化銅顆?；蜓趸F顆粒與第二液體合金混合使得所述貴金屬材料具有綠顏色或藍(lán)顏色。

可將所述合金-顆粒混合物硬化以形成用于3D打印的貴金屬材料S430。在一種實(shí)施方式中，可將所述合金-顆?；旌衔镉不蕴峁┯糜?D打印的貴金屬材料。例如，用于3D打印的貴金屬材料可為粉末狀的、顆粒狀的或絲狀的。在一種實(shí)施方式中，用于3D打印的粉末狀貴金屬材料可通過存儲在卡盒中而使用。在一種實(shí)施方式中，用于3D打印的絲狀金屬材料可通過被纏繞在卷軸上而使用。在一種實(shí)施方式中，用于3D打印的貴金屬材料可包括液相。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一種實(shí)施方式，可將用于3D打印的貴金屬材料在400℃下或低于400℃熔融以排出到噴嘴外部。可將排出的用于3D打印的貴金屬材料冷卻。在一種實(shí)施方式中，所述冷卻可為自然冷卻和/或使用風(fēng)扇的冷卻?？稍俅螌⒂糜?D打印的貴金屬材料排出到冷卻的貴金屬材料上，并且冷卻。通過重復(fù)以上過程，可利用用于3D打印的貴金屬材料形成三維結(jié)構(gòu)體。

下文中，給出使用實(shí)施方式的貴金屬材料的3D打印機(jī)和3D打印方法的描述。

圖5是說明使用根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式的貴金屬材料的3D打印機(jī)的圖。圖6和圖7是用于說明使用根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式的貴金屬材料的3D打印機(jī)中的噴嘴的放大圖并且與圖5的A對應(yīng)。為了說明的簡要起見，排除與參考以上圖1至4給出的基本上相同的描述。為了說明的簡要起見，示意性地示出3D打印機(jī)。

參考圖5，可在3D打印機(jī)的底部處提供支撐基板100。支撐基板100可提供用于執(zhí)行3D打印的區(qū)域。在一種實(shí)施方式中，支撐基板100可在與支撐基板100的頂面平行的方向上移動。支撐基板100可通過以下描述的控制部600而得以移動。在另一實(shí)施方式中，支撐基板100可被固定，并且3D打印可通過下述噴嘴210和410的移動來執(zhí)行。

下文中，給出可排出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式的貴金屬材料的第一噴嘴210等的描述。

可提供與支撐基板100的頂面間隔開的第一圓筒(cylinder)220和第一噴嘴210。第一噴嘴210可從第一圓筒220的底部朝支撐基板100的頂面突出。第一圓筒220可從第一噴嘴210的側(cè)壁在與支撐基板100的頂面垂直的方向上延伸。第一噴嘴210可熔融所述貴金屬材料且將所述貴金屬材料排出到支撐基板100上。在一種實(shí)施方式中，第一噴嘴210可在約280℃至約400℃下熱處理所述貴金屬材料以熔融所述貴金屬材料。所述貴金屬材料可與參考圖1-4描述的貴金屬材料基本上相同。第一圓筒220可從下述的固體貴金屬材料供應(yīng)部320接收所述貴金屬材料以將所述貴金屬材料提供到第一噴嘴210。第一噴嘴210和第一圓筒220可在與支撐基板100平行的方向上和在與支撐基板100垂直的方向上移動。

參考圖6，可提供將貴金屬材料P和F供應(yīng)到第一噴嘴210的第一圓筒220。貴金屬材料P和F可為粉末狀貴金屬材料P或絲狀貴金屬材料F。粉末狀貴金屬材料P可與制造成粉末狀且參考圖1-4描述的用于3D打印的貴金屬材料基本上相同。

當(dāng)所述貴金屬材料是粉末狀時，第一圓筒220可具有這樣的空的空間：其內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)管GT。導(dǎo)管GT可被設(shè)置成與第一圓筒220的內(nèi)側(cè)壁間隔開。導(dǎo)管GT可填充有粉末狀貴金屬材料P。導(dǎo)管GT可具有出口，該出口將粉末狀貴金屬材料供應(yīng)到第一圓筒220和/或第一噴嘴210。導(dǎo)管GT可將粉末狀貴金屬材料供應(yīng)到下述的第一加熱部H1。絲狀貴金屬材料F可被直接供應(yīng)到第一圓筒220。即，當(dāng)所述貴金屬材料是絲狀時，第一圓筒220可不包括導(dǎo)管。第一圓筒220中的材料可包括非金屬。例如，第一圓筒220中的材料可為陶瓷、特氟隆、玻璃、石英或具有陽極化表面的鋁的任一種。在一種實(shí)施方式中，第一圓筒220的內(nèi)側(cè)壁可涂覆有特氟隆。

第一噴嘴210可將貴金屬材料P和F排出到支撐基板100。第一噴嘴210可在其中具有空的空間。第一噴嘴210中的空的空間和第一圓筒220中的空的空間可彼此連接。第一噴嘴210可具有通過其排出貴金屬材料P和F的開口O。第一噴嘴210中的開口O可將第一噴嘴210的內(nèi)部與第一噴嘴210的外部連接。第一噴嘴210中的材料可包括非金屬。例如，第一噴嘴210中的材料可為陶瓷、特氟隆、玻璃、石英或具有陽極化表面的鋁的任一種。在一種實(shí)施方式中，第一噴嘴210的內(nèi)部可涂覆有特氟隆。

第一加熱部H1可被設(shè)置在第一噴嘴210的內(nèi)部。第一加熱部H1的一部分可被設(shè)置在第一圓筒220的內(nèi)部。貴金屬材料P和F可在第一加熱部H1中被熱處理以熔融包含在貴金屬材料P和F中的合金組分。第一加熱部H1的溫度可為約100℃至約400℃。例如，第一加熱部H1的溫度可為約280℃至約400℃。在一種實(shí)施方式中，可將其中包含金(Au)、錫(Sn)和鎵(Ga)的合金與金(Au)顆?；旌系馁F金屬材料P和F提供在第一加熱部H1中。當(dāng)貴金屬材料P和F在第一加熱部H1中被熱處理時，合金可被熔融。由于金顆粒的熔點(diǎn)(約1000℃或更高)比第一加熱部H1的溫度(約400℃)高，因此在第一加熱部H1中，金顆?？刹槐蝗廴?。因此，在加熱部H1中可形成具有液相的合金和金顆粒的混合物。

可提供接觸第一加熱部H1的頂部的冷卻部C。冷卻部C可將絲狀貴金屬或從導(dǎo)管GT排出的粉末狀貴金屬材料P冷卻到等于或低于貴金屬材料P和F的熔點(diǎn)的溫度。在一種實(shí)施方式中，冷卻部C可防止導(dǎo)管GT中的粉末狀貴金屬材料P熔融。當(dāng)導(dǎo)管GT中的粉末狀貴金屬材料P被熔融時，導(dǎo)管GT可被堵塞。因而，冷卻部C可防止在熱處理過程期間導(dǎo)管GT被堵塞。

可提供接觸第一加熱部H1的底部的第二加熱部H2。第二加熱部H2可被設(shè)置在第一噴嘴210中的開口O處。第二加熱部H2可接收從第一加熱部H1傳輸?shù)娜廴诘娜廴诘慕饘俨牧螾和F。第二加熱部H2可通過將貴金屬材料P和F加熱到比第一加熱部H1低的溫度而排出貴金屬材料P和F。當(dāng)貴金屬材料P和F的溫度太快速地下降到低于熔點(diǎn)時，貴金屬材料P和F可在被層合之前硬化。第二加熱部H2加熱貴金屬材料P和F直到剛好在排出之前，使得貴金屬材料P和F在被層合之后硬化。因此，可3D打印包括貴金屬材料P和F的三維結(jié)構(gòu)體。第二加熱部H2的溫度可為約100℃到約400℃。

再次參考圖5，可提供可將發(fā)泡氣體(或惰性氣體)和所述貴金屬材料供應(yīng)到第一圓筒220和第一噴嘴210的第一供應(yīng)部300。所述發(fā)泡氣體和惰性氣體可與參考圖1至圖4描述的基本上相同，并且因而排除其描述。第一供應(yīng)部300可通過第一供應(yīng)管230連接到第一圓筒220。第一供應(yīng)部300可包括氣體供應(yīng)部310和固體貴金屬材料供應(yīng)部320。在一種實(shí)施方式中，固體貴金屬材料供應(yīng)部320可為卡盒。例如，所述卡盒可將粉末狀貴金屬材料供應(yīng)到第一圓筒220和第一噴嘴210。在一種實(shí)施方式中，所述卡盒可將熔融的貴金屬材料供應(yīng)到第一噴嘴210。在一種實(shí)施方式中，固體貴金屬材料供應(yīng)部320可為絲卷軸。所述絲卷軸可將絲狀貴金屬材料供應(yīng)到第一圓筒220和第一噴嘴210。氣體供應(yīng)部310可將惰性氣體或發(fā)泡氣體供應(yīng)到第一圓筒220。

下文中，給出可排出塑料材料等的第二噴嘴410的描述。

可在支撐基板100上提供第二噴嘴410和第二圓筒420。第二噴嘴410可排出塑料材料(例如，聚乳酸(PLA)或丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS))。在一種實(shí)施方式中，塑料材料可為絲狀材料或粉末狀材料。第二圓筒420可將塑料材料提供到第二噴嘴410。在一種實(shí)施方式中，第二噴嘴410可排出絲狀塑料材料。這里，可不包括第二圓筒420。在一種實(shí)施方式中，第二噴嘴410和第二圓筒420可與第一噴嘴210和第一圓筒220耦接以便一起移動。因此，第二噴嘴410和第二圓筒420可與第一噴嘴210和第一圓筒220相同地移動。第二噴嘴410和第二圓筒420可在與支撐基板100的頂面平行的方向和垂直的方向上移動。

可提供將塑料材料供應(yīng)到第二噴嘴410和第二圓筒420的第二供應(yīng)部500。第二供應(yīng)部500可通過第二供應(yīng)管430連接到第二圓筒420。在一種實(shí)施方式中，第二供應(yīng)部500可為絲卷軸或卡盒。例如，所述卡盒可將粉末狀塑料材料供應(yīng)到第二圓筒420。

可提供使支撐基板100、第一噴嘴210和/或第二噴嘴410移動的控制部600?？刂撇?00可使支撐基板100、第一噴嘴210和第二噴嘴410在形成希望的三維結(jié)構(gòu)體的方向上移動。第一噴嘴210和第二噴嘴410可在單個過程中分別熔融排出貴金屬材料和塑料材料。因而，可不需要用于使貴金屬材料硬化的單獨(dú)過程。例如，在塑料材料的熔融排出之后立刻地，可將貴金屬材料熔融排出到塑料材料上。在另一實(shí)施方式中，貴金屬材料和塑料材料可同時分別從第一噴嘴210和第二噴嘴410熔融排出。因此，可提供用于在至多約400℃的溫度下3D打印貴金屬材料的方法和能夠執(zhí)行所述制造方法的三維打印機(jī)。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一種實(shí)施方式，可提供用于3D打印且具有至多約400℃的熔點(diǎn)的貴金屬材料、使用其的3D打印方法和其制造方法。本實(shí)施方式的貴金屬材料的熔點(diǎn)可類似于塑料材料(例如，聚乳酸(PLA))的熔點(diǎn)。當(dāng)將本實(shí)施方式的貴金屬材料熔融且排出到塑料材料上時，塑料材料可維持原始形狀而不熔融。因此，本實(shí)施方式的貴金屬材料的層合和塑料材料的層合可在單個熔融層合過程中執(zhí)行。

然而，本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式的效果不限于以上。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思的示范性實(shí)施方式的以上描述提供用于描述本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思的實(shí)例。因此，理解，本發(fā)明不應(yīng)限于這些示范性實(shí)施方式，而是本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯然可以進(jìn)行各種改變和變型。