[發明專利]一種3D打印高溫結構陶瓷的后處理方法

有效

• 申請號: 201910336637.0
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN110041081B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 何培;王威;徐海燕;徐婷婷;李軍;李炯;蘇寧;盧晟
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院材料研究所
• 主分類號: C04B35/634
• 分類號: C04B35/634;C04B41/89
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 王世權;秦華云

本發明公開了一種3D打印高溫結構陶瓷的后處理方法，包括以下步驟：S1：3D打印陶瓷制品，采用呋喃樹脂作為粘接劑，以氧化物陶瓷為基體粉末，經3D打印、清砂后得到3D打印陶瓷生坯；S2：一次浸漬，將步驟S1中所得到的3D打印陶瓷生坯浸入硅溶膠溶液中，取出后再干燥；S3：二次浸漬，將步驟S2中干燥后的3D打印陶瓷生坯再浸入磷酸溶液中，取出后再干燥；S4：燒結，將步驟S3中干燥后的3D打印陶瓷生坯在1580℃以上溫度進行保溫，并冷卻后得到成品。本發明通過多次浸漬實現了對樣品孔隙的有效填充，解決了高溫下粘接劑失效的問題，采用本發明的方法處理后的3D打印陶瓷制品的抗壓強度大大增強。

技術領域

本發明涉及3D打印應用技術領域，具體涉及一種3D打印高溫結構陶瓷的后處理方法。

背景技術

高溫結構陶瓷具有較低的熱膨脹系數、優異的抗熱震性及良好的經濟性，在金屬冶煉和鑄造領域有著廣泛的應用。然而，傳統氧化物陶瓷的制備不僅需要借助模具才能制備成型，制造成本高、生產周期長，而且一旦加工完成將無法進行形狀改變或者形體修改。

粘接劑噴射3D打印技術基于離散-堆積成型及微滴噴射原理，利用噴頭選擇性噴射液體粘結劑，將固體陶瓷粉末材料直接成型為三維實體零件。3D打印技術實現了任意形狀和結構的無模成型，突破了傳統成型和加工方式對復雜陶瓷制品的限制，具有構件尺寸大、打印速度快、周期短、成本低的優點，特別適用于單件、小批量復雜產品的制造和新產品試制。目前該技術使用的粘接劑為以呋喃樹脂為代表的有機粘接劑，然而有機粘接劑在較高溫度會失效，導致高溫環境下3D打印制品面臨結構潰斷強度喪失的問題，嚴重制約了氧化物陶瓷3D打印制品在高溫環境下的推廣應用。

為了增強陶瓷制品的結構強度，并推動3D打印陶瓷制品的快速發展，本申請人發明了一種3D打印高溫結構陶瓷的后處理方法，有效解決有機粘接劑高溫失效導致的3D打印制品結構潰斷強度喪失的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種3D打印高溫結構陶瓷的后處理方法，增強3D打印陶瓷制品的結構強度，解決有機粘接劑高溫失效導致的3D打印制品結構潰斷強度喪失的問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種3D打印高溫結構陶瓷的后處理方法，包括以下步驟：

S1：3D打印陶瓷制品，采用呋喃樹脂作為粘接劑，以氧化物陶瓷為基體粉末，經3D打印、清砂后得到3D打印陶瓷生坯；

S2：一次浸漬，將步驟S1中所得到的3D打印陶瓷生坯浸入硅溶膠溶液中，取出后再干燥；

S3：二次浸漬，將步驟S2中干燥后的3D打印陶瓷生坯再浸入磷酸溶液中，取出后再干燥；

S4：燒結，將步驟S3中干燥后的3D打印陶瓷生坯在1580℃以上溫度進行保溫，并冷卻后得到成品。

進一步地，所述步驟S1中的氧化物陶瓷包括二氧化硅陶瓷、氧化鋁陶瓷以及其他氧化物陶瓷中任一種或者多種陶瓷的組合。

進一步地，步驟S2中所述硅溶膠溶液的固相質量百分比含量為10～30％。

進一步地，步驟S3中所述磷酸溶液的質量百分比濃度為30％～85％。

優選地，所述步驟S2中3D打印陶瓷生坯在硅溶膠中的浸泡時間為5～15分鐘，且硅溶膠溶液完全淹沒3D打印陶瓷生坯。

優選地，所述步驟S3中3D打印陶瓷生坯在磷酸溶液中的浸泡時間為5～15分鐘，且所述磷酸溶液完全淹沒3D打印陶瓷生坯。

為了提高燒結后的結構強度，采用最優的保溫時間，步驟S4中保溫時間為1～2h。

為了提高干燥的溫度，同時也防止過高的溫度對制品的影響，步驟S2和步驟S3中干燥溫度為優選為100℃～120℃。