[發明專利]規則可控多孔陶瓷的制備方法

在審

• 申請號: 201910707019.2
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN110407603A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 趙喆;沈民浩;王操
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;C04B35/622;B28B1/00;B33Y10/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 王晶

本發明涉及一種規則孔洞多孔陶瓷材料的制備方法，其步驟：1.建模：通過三維建模軟件構建出多孔結構的三維模型，導入到切片程序對其進行切片，得到相應的STL格式的文件；2.輪廓化：將STL格式的模型導入光固化3D打印機，利用陶瓷漿料，打印固化成型多孔結構的層片結構的三維輪廓；3.清洗：打印完成后，將生坯放入酒精中超聲，以生坯表面沒有殘余漿料即可認為清洗干凈，放置避光通風處，直至生坯沒有水分；4.燒結：將清洗干凈，干燥的樣品放入馬弗爐中，選擇合適的燒結溫度，進行燒結，完成后，即可得到致密的多孔陶瓷結構。該方法進行陶瓷材料的致密化制備，既有干壓成型法的致密度，又使得復雜結構的多孔陶瓷的制備成為現實。

技術領域

本發明涉及一種多孔陶瓷材料成型技術，具體說是一種多孔陶瓷材料的增材制造方法。

背景技術

對于多孔陶瓷材料的成型技術，傳統方法是溶膠凝膠法，凝膠注模法，冷凍干燥法，等等方法。這些方法需要額外的模具，需要加入大量的有機物來增加可鑄性。工藝較為復雜，有時脫模困難，成本較高。而且在成型多孔陶瓷材料時，無法控制孔洞大小，位置以及排列順序，大部分生成隨機孔洞，孔隙率無法控制，制約了制備規則孔洞陶瓷材料的發展。

能夠實現陶瓷材料的增材制造方法有很多，基于漿料打印的技術的有SL，立體光刻技術，DLP，數字光刻成型技術，TPP,雙相光子聚合技術，IJP,噴墨印刷技術，DIW，直寫成型技術，3DP，立體印刷技術。基于粉床打印的技術的有SLS，選擇性激光燒結技術,SLM，選擇性激光熔融技術。基于膏料打印的技術有，LOM，分層實體制造技術，FDM，熔融沉積技術。但從成型精度角度來考慮，DLP和SLA技術精度較高，可以到達微米級。但是上拉式和下沉式的爭論一直不斷，上拉式有利于漿料的流出，其缺點是無法打印大質量的陶瓷器件。下沉式打印可以制備大質量的器件，但是打印完成后殘留在生坯中的漿料較多，不易清洗。DLP、SLA成型技術的發展雖提高了成型速率，但在成型陶瓷材料過程中同樣存在一定的局限性。

近年來，增材制造技術的發展讓制備規則孔洞，個性化定制多孔陶瓷結構成為現實。

由于存在上述缺陷和不足，本領域亟需做出進一步的完善和改進，使其能夠在不增加成本的前提下，擺脫傳統制造方法中精度與速度難以兼顧、后續清理的繁雜工序等問題，滿足生產的需要。

發明內容

本發明是要提供一種規則可控多孔陶瓷的制備方法，該方法利用光固化切片成型，層層累積的方法，進行陶瓷材料的致密化制備，既有干壓成型法的致密度，又使得復雜結構的多孔陶瓷的制備成為現實，并且可減少原材料的消耗，又可以實現個性化定制。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種規則孔洞多孔陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)建模：通過三維建模軟件構建出所需的多孔結構的三維模型，導入到切片程序對其進行切片，得到相應的STL格式的文件；

(2)輪廓化：將STL格式的模型導入光固化3D打印機，利用添加了光敏樹脂的陶瓷漿料，打印固化成型上述步驟中多孔結構的層片結構的三維輪廓；

(3)清洗：打印完成后，將生坯放入99％體積比的酒精中超聲，以生坯表面沒有殘余漿料即可認為清洗干凈，放置避光通風處，直至生坯沒有水分；

(4)燒結：將清洗干凈，干燥的樣品放入馬弗爐中，選擇合適的燒結溫度，進行燒結，燒結完成后隨爐冷卻，即可得到致密的多孔陶瓷結構。

所述光固化3D打印機的打印層厚選擇0.05毫米，曝光時間為每層3秒。

所述燒結溫度為1550攝氏度。

本發明的技術方案與現有技術相比，具有以下有益效果：