[發(fā)明專利]一種陶瓷漿料的制備及3D打印光固化成型方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710035091.6 | 申請日： | 2017-01-18 |
| 公開（公告）號： | CN106810215B | 公開（公告）日： | 2022-08-16 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 馮玉林;賀曉寧;張麗;于法猛;王焱華;楊波 | 申請（專利權(quán)）人： | 重慶摩方科技有限公司 |
| 主分類號： | C04B35/10 | 分類號： | C04B35/10;C04B35/48;C04B35/565;C04B35/622;C04B35/632;B33Y70/10;B28B1/00;B28B11/24;B33Y10/00 |
| 代理公司： | 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44248 | 代理人： | 胡玉 |
| 地址： | 401120 重慶*** | 國省代碼： | 重慶;50 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 陶瓷 漿料 制備 打印 光固化 成型 方法 | ||
本發(fā)明提供一種陶瓷漿料的制備及3D打印光固化成型方法。主要包括：陶瓷粉體：25?85 vol%，光敏樹脂預(yù)混液：15?75 vol%。包括如下幾個步驟，A)光敏樹脂預(yù)混液的制備：將低聚物、活性稀釋劑、光引發(fā)劑、分散劑、光敏劑和增感劑按一定配比中速攪拌下0.5?3h，使各組分充分混合均勻；B)將上述預(yù)混液與陶瓷粉體按一定體積配比置于球磨機(jī)中，球磨5?15h，制備得到高固相含量和低粘度的陶瓷漿料。然后在3D光固化成型機(jī)上逐層固化成型，得到陶瓷生坯，最后通過干燥、脫脂和燒結(jié)等后處理得到陶瓷制件。本發(fā)明能夠制備成型精度高、無需模具能夠制備復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，致密度能達(dá)到92%以上的陶瓷制品，撓曲強(qiáng)度能達(dá)到320?1750MPa，壓縮強(qiáng)度能達(dá)到1800?4500MPa。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于陶瓷材料制備領(lǐng)域，涉及一種光固化陶瓷漿料的制備及其3D打印光固化成型方法。
背景技術(shù)
陶瓷材料，與金屬材料和高分子材料并列為當(dāng)今三大固體材料，具有高硬度、高耐磨性、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，但是由于陶瓷材料極高的硬度、良好的耐磨性和耐腐蝕性以及脆性大等特點(diǎn)，使得機(jī)械加工的成本高昂和加工效率低下，因此傳統(tǒng)的成型工藝限制了陶瓷制件特別是復(fù)雜結(jié)構(gòu)的陶瓷制件的應(yīng)用和發(fā)展。
基于快速成形的陶瓷零件直接制造工藝無需模具，可縮短制造周期，降低制造成本，因此成為陶瓷材料成形研究的熱點(diǎn)，目前主要有以下幾種方式：
1、SLS(選擇性激光燒結(jié))能夠制備出復(fù)雜結(jié)構(gòu)的陶瓷制件，且無需支撐；
2、FDM(熔融沉積成型)能夠?qū)崿F(xiàn)層與層之間的完全粘結(jié)；
3、LOM(疊層實(shí)體制造)速度快，成本低，而且能夠制造大尺寸的陶瓷零件；
4、I-J 3DP(三維噴墨打印)無需支撐，可制作大尺寸樣件；
5、SLA(立體光刻) 靈活和高效，精度高；
6、DLP(數(shù)字光處理)成型速度快，成型精度高。
在上述多種快速成型工藝中，SLS工藝的缺點(diǎn)在于制成的陶瓷坯體致密度低，需要通過浸漬工藝提高其致密度；FDM工藝的難點(diǎn)在于陶瓷細(xì)絲的制造，及成形過程中微小結(jié)構(gòu)的尺寸精度的控制；LOM其缺點(diǎn)是成形精度較低，材料利用率低；I-J 3DP成形的缺點(diǎn)在于由于陶瓷墨水的粘度所限，陶瓷墨水的固相含量低，陶瓷零件的致密度差，精度較低，易導(dǎo)致陶瓷素坯在燒結(jié)過程中出現(xiàn)開裂或變形。光固化成型工藝由于成型精度高、表面質(zhì)量優(yōu)良、可制作結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件，廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械、電子通訊以及醫(yī)用醫(yī)療等領(lǐng)域。
陶瓷產(chǎn)品的光固化成型技術(shù)具有成形精度高、可直接成型復(fù)雜精細(xì)結(jié)構(gòu)陶瓷制品的優(yōu)勢，已成為研究的熱點(diǎn)，其中，陶瓷光固化成型主要是SLA和DLP，其主要方法為混有光敏樹脂的陶瓷粉體經(jīng)紫外光固化后得到生坯，經(jīng)過脫脂和燒結(jié)等后處理得到陶瓷制件。
目前，如專利CN105566860A中，選用氧化物、碳化物、氮化物、碳酸鹽、磷酸鹽等作為陶瓷粉體，并利用表面活性劑對其進(jìn)行改性；選用丙烯酸樹脂或者環(huán)氧樹脂為光固化樹脂預(yù)聚體，丙烯酸酯單體為稀釋劑，添加光引發(fā)劑制備得到陶瓷粉料懸浮液，選用波長范圍為300-450nm的SLA成型或者DLP成型方式進(jìn)行光固化成型，得到陶瓷生坯；最后對陶瓷生坯進(jìn)行預(yù)排樹脂和燒結(jié)，得到陶瓷成品；
如專利CN105330268A中，選用氧化鋯、氧化鋁或TiCN作為陶瓷粉體，選用丙烯酸樹脂光固化樹脂體系，加入表面活性劑制備得到陶瓷漿料，選用波長為365-405nm的DLP成型方式進(jìn)行光固化成型，得到陶瓷坯體，坯體依次經(jīng)過干燥、脫脂和燒結(jié)等后處理，得到陶瓷制品；
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