[發(fā)明專利]一種用于激光3D打印/冷等靜壓復(fù)合成型的PF/PVA雙覆膜陶瓷粉末及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710398456.1
• 申請(qǐng)日: 2017-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN107216155B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉凱;陳方杰;孫華君;馬成飛;劉悅;王江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/628
• 分類號(hào): C04B35/628;C04B35/634;C04B35/565;C04B35/10;C04B35/48;B33Y70/00
• 代理公司: 42102 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 崔友明

本發(fā)明提供一種用于激光3D打印/冷等靜壓復(fù)合成型的酚醛樹脂/聚乙烯醇雙覆膜陶瓷粉末及其制備方法，該方法第一步將陶瓷粉末、柔軟劑PEG、分散劑與水按一定比例混合得陶瓷漿料，接著向其中加入1wt％的PVA，烘干研磨過篩得PVA覆膜陶瓷粉末；第二步將PVA覆膜陶瓷粉末、酚醛樹脂2123與甲醇混合均勻后，烘干粉碎研磨過篩，得酚醛樹脂2123/PVA雙覆膜陶瓷粉末。本發(fā)明制備的酚醛樹脂2123/PVA雙覆膜陶瓷粉末，有利于SLS技術(shù)成型陶瓷材料，促進(jìn)CIP過程的致密化處理，從而提高初始形坯的強(qiáng)度和形狀，并且具有工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備要求低、不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染等諸多優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及3D打印快速成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于激光3D打印/冷等靜壓復(fù)合成型的酚醛樹脂/聚乙烯醇雙覆膜陶瓷粉末及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)直接制造各種復(fù)雜形狀零件的技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，90年代初H.Marcus等人提出了固體無模成型制造思路。選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(Selective Laser Sintering，簡(jiǎn)稱SLS)是無模成型中使用比較廣泛的方法，其工作原理是：在可升降的臺(tái)面上鋪上一層固體材料粉末，用激光對(duì)粉末進(jìn)行掃描照射，激光掃過的部位粉末被燒結(jié)未掃描的部位粉末不燒結(jié)仍留在原處，成為新的一層粉末的支撐部分；燒結(jié)好一層后臺(tái)面下降，進(jìn)行第二層鋪粉、燒結(jié)；如此反復(fù)進(jìn)行直到零件坯體被制造出來。SLS成型工藝簡(jiǎn)單，能成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件，對(duì)零件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性沒有任何限制，并且能夠根據(jù)需要隨時(shí)輕松更改零件結(jié)構(gòu)。如今，SLS成型方法普遍用于金屬材料、高分子材料的成型，在陶瓷材料成型方面有很大的缺陷，主要存在陶瓷材料成型復(fù)雜零件比較困難、成型零件密度低、機(jī)械性能差等問題。

為了提高陶瓷材料SLS技術(shù)成型零件的機(jī)械強(qiáng)度，華中科技大學(xué)史玉升教授等人提出采用冷等靜壓技術(shù)(Cold Isostatic P ressing，簡(jiǎn)稱CIP)對(duì)SLS陶瓷材料成型坯體進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理[史玉升，劉凱，賀文婷等.選擇性激光燒結(jié)/冷等靜壓復(fù)合制造高密度Al₂O₃異形陶瓷件的研究[J].應(yīng)用激光,2013,33(1):1-6]。CIP技術(shù)是指在常溫下采用液體均勻傳壓的特性，對(duì)橡膠包套中的粉末施加各向均勻壓力使粉末成型的一種成型技術(shù)。該技術(shù)使得坯體中粒子位移變形，坯體致密化程度更高，從而增強(qiáng)陶瓷零件的機(jī)械強(qiáng)度。

陶瓷材料分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定熔點(diǎn)高，在激光燒結(jié)時(shí)不易成型為固定結(jié)構(gòu)。陶瓷材料SLS成形時(shí)需添加成型粘接劑，在進(jìn)行激光燒結(jié)時(shí)，粘接劑融化將陶瓷粉末粘接成型。陶瓷粉末中添加粘接劑的方法一般有兩種：一種是機(jī)械混合法，即將陶瓷粉末和粘接劑粉末進(jìn)行簡(jiǎn)單的機(jī)械混合，使得粘接劑大致均勻的分布在陶瓷粉末中；另一種是覆膜法，即陶瓷粉末作為晶核被緊緊的包覆在有機(jī)粘接劑內(nèi)部，參見CN100432019C以及CN103601502A。采用覆膜法時(shí)，粘接劑會(huì)相對(duì)均勻的分布在陶瓷粉末中，成型的形坯強(qiáng)度比較高；且覆膜法粘接劑加入量少，在脫脂處理后，坯體中的孔隙少，最終燒結(jié)體的密度和強(qiáng)度也較高。然而，目前用于SLS/CIP成型的覆膜陶瓷粉末仍存在粘接劑種類少、粘接性能差、制備成本高、SLS成型坯體在CIP階段易變形等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有用于SLS/CIP成型的陶瓷粉末存在的上述種種缺陷，提供一種用于激光3D打印/冷等靜壓復(fù)合成型的酚醛樹脂/聚乙烯醇雙覆膜陶瓷粉末及其制備方法。該方法利用酚醛樹脂2123軟化點(diǎn)低、粘接性強(qiáng)、成型收縮率小等優(yōu)點(diǎn)，將其作為SLS陶瓷粉末成型時(shí)的粘接劑，利用聚乙烯醇(PVA)的潤(rùn)滑作用促進(jìn)坯體在CIP階段的致密化，最終制備出了性能優(yōu)異的酚醛樹脂2123-聚乙烯醇雙覆膜陶瓷粉末。