[發明專利]一種用于陶瓷制品3D打印成型的混合物料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710464920.2
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107216154A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 汪傳生;胡紀全;晁宇琦;王虎子;蔡寧;邊慧光;李紹明;周健波
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C04B35/626
• 分類號: C04B35/626;C04B35/634;C04B35/48;C04B35/10;C04B35/565;B28B1/00;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y70/00
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙)37104
• 代理人: 白瑩,于正河

1.一種用于陶瓷制品3D打印成型的混合物料，其特征在于組分包括質量份數為85-93的陶瓷粉末和質量份數為7-15的粘接劑；其中粘接劑由PW、PE、PP、POM、SA、PLA和PC分別按照質量百分比為20-30％、10-20％、15-20％、15-20％、2-5％、15-25％和5-10％混合構成；陶瓷粉末包括氧化鋯陶瓷粉末、碳化硅陶瓷粉末和氧化鋁陶瓷粉末。

2.一種用于陶瓷制品3D打印成型的混合物料制備方法，其特征在于工藝過程包括制備混合粉末、輥壓、混煉、二次混煉、粉碎和制備混合物料共六個步驟：

(1)制備混合粉末：在溫度為60-70℃的條件下將設定質量的PW融化，將融化后的PW與設定質量份數的陶瓷粉末混合攪拌均勻，得到PW與陶瓷粉末的混合粉末，完成混合粉末的制備；

(2)輥壓：將電加熱開煉機輥的溫度升至250-270℃，將PC均分為兩份，加入一份PC過輥，輥壓均勻，完成輥壓；

(3)混煉：將電加熱開煉機輥的溫度降至170-200℃，加入PP、POM、PLA和另一份PC過輥，將混合粉末均分為兩份，然后加入一份混合粉末混煉均勻，最后再加入另一份混合粉末進行混煉，混煉均勻，完成混煉；

(4)二次混煉：將電加熱開煉機輥的溫度降至60-80℃，加入PE和SA反復過輥8-10次直到混煉均勻，得到陶瓷混合物，完成二次混煉；

(5)粉碎：將陶瓷混合物通過粉碎機進行粉碎，再通過擠出機擠出后進行二次粉碎，得到大小均勻的顆粒狀陶瓷混合物，完成陶瓷混合物的粉碎；

(6)制備混合物料：將顆粒狀陶瓷混合物放置在溫度為45-55℃的干燥箱中干燥8-15h，完成混合物料的制備。

3.根據權利要求1所述的用于陶瓷制品3D打印成型的混合物料，其特征在于所述通過桌面級復合材料3D打印裝置實現陶瓷制品的3D打印成型的目的，其工藝過程包括制備原料、打印坯體、溶劑脫脂和制備成品共四個步驟：(1)制備原料：將設定質量份數的陶瓷粉末和粘接劑混合制備得到用于陶瓷坯體3D打印用的混合物料顆粒，完成原料的制備；

(2)打印坯體：開啟計算機和復合材料3D打印裝置，將計算機中需要打印的文件利用分層軟件處理之后導入到復合材料3D打印裝置中，將料筒和噴頭溫度加熱到170-190℃，溫度為40-50℃的三維運動平臺按照計算機設定的運動軌跡在Z方向控制電機、Y方向控制電機和X方向控制電機移動以承接從噴嘴中擠出的陶瓷復合材料溶體，獲得陶瓷制品坯體，完成坯體的打印；

(3)溶劑脫脂：將步驟(2)打印的陶瓷制品坯體置于汽油中在60-70℃的條件下進行溶劑脫脂8-12h，然后將陶瓷制品坯體置于溫度為60-70℃的干燥箱中進行干燥保溫處理5-10h以去除陶瓷制品坯體表面孔隙中的汽油，完成陶瓷制品坯體的溶劑脫脂；

(4)制備成品：將步驟(4)處理后的陶瓷制品坯體放置在真空氣壓脫脂燒結爐中進行脫脂-燒結一體化工藝處理得到陶瓷制品，脫脂-燒結一體化工藝處理的持續時間為24-28h，最高燒結溫度為1400-1700℃，將陶瓷制品置于室溫環境下待其自然冷卻至室溫，得到最終的陶瓷制品，完成成品的制備。