[發明專利]一種陶瓷光固化材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201911249704.1
• 申請日: 2019-12-09
• 公開（公告）號: CN110803915A
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 徐坦;劉甫譚;趙方彪
• 申請（專利權）人: 昆山市工研院智能制造技術有限公司
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/622;C04B35/632;C04B35/634;C04B35/638;B33Y10/00;B33Y70/10
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

本發明提供了一種陶瓷光固化材料。本發明通過添加流變助劑，避免陶瓷光固化漿料在鋪料過程中產生的缺陷，提高每層的鋪料質量和層厚精度，改善了每層的打印固化質量。目的是保證生坯打印成型性能，排除打印成型過程對最終燒結性能的影響。本發明優化預混液中各組分配比并控制固化組分的比例，保證生坯強度的同時減小固化產生的內應力，避免脫脂燒結過程中由于內應力集中釋放產生裂紋。目的是形成合理的脫脂溫度區間，獲得可靠的燒結性能。另外，本發明無需對陶瓷粉體進行表面改性處理，優化了制備工藝，有利于工業化生產。目的是排除漿料性能對最終燒結性能的影響。

技術領域

本發明屬于陶瓷材料技術領域，具體涉及一種陶瓷光固化材料及其制備方法。

背景技術

陶瓷材料具有高硬度、高強度，耐磨、耐高溫、耐氧化、耐腐蝕等優點，應用范圍很廣。陶瓷成型技術如干壓、注射、壓鑄、凝膠注模等依托模具，在標準化生產制造領域發揮了重要作用，但由于陶瓷硬度高、脆性大等特點，導致加工成型精度高、結構復雜的陶瓷件非常困難，難以滿足個性化陶瓷制造需求。增材制造技術根據模型數據文件，通過逐層疊加的方式制造產品，擺脫了模具限制，使設計自由化，制造個性化，在高性能陶瓷制造領域具有很大潛力。在眾多陶瓷增材制造技術中，陶瓷光固化成型技術因為表面精度高，并且能夠制備出燒結致密度和強度高的陶瓷制品，逐漸脫穎而出。

陶瓷光固化成型技術，即通過激光固化混有陶瓷粉體的光敏樹脂材料形成陶瓷坯體，陶瓷坯體經過脫脂燒結之后得到性能符合要求的陶瓷制件。其流程主要包括材料制備-打印成型-脫脂燒結三個環節。目前，很多設備提供商能夠提供適合打印的材料，材料的分散性和穩定性基本得到解決，但是大多材料打印燒結性能較差，其根本原因在于材料樹脂體系存在不合理的地方。目前的研究中，主要有兩種樹脂體系：溶劑型樹脂體系和水性樹脂體系。對于溶劑型樹脂體系，由于固化程度高，產生的應力較大，脫脂燒結之后樣品易出現裂紋。對于水性樹脂體系，雖然能夠制備出高固含量低粘度的漿料，但生坯固化強度差，易發生變形。雖然強度或裂紋等問題可以通過調整打印工藝參數或者脫脂燒結工藝得到一定程度的改善，但并不能從根本上解決問題。

專利CN 106673646 A提供了一種基于光固化成型的3D打印制備氧化鋯陶瓷的方法，用于解決氧化鋯陶瓷成型對模具依賴大及無法制備復雜精密結構的技術缺陷。

專利CN 106810215A制備得到具有高固相含量和低粘度的陶瓷漿料，并初步研究了陶瓷光固化成型工藝。

專利CN108083817A通過對各組分配比的有鏟控制，獲得固含量、粘度和抗沉降性都優良的光固化3D打印陶瓷漿料，從而避免因沉降造成的性能變差的現象。

專利CN109437893A采用高分子類分散劑解決傳統陶瓷漿料制備工藝得到的漿料產品中存在易分層、分散不均一、無法長期保存等缺點，并提供一種高固含量/低粘度的光固化氧化鋯陶瓷漿料及其制備方法。

但是，上述技術主要關注漿料的固含量、粘度、分散穩定性等，主要解決陶瓷漿料與陶瓷3D打印機的匹配性問題。僅解決能不能成型的問題，而沒有從材料設計方面考慮解決陶瓷3D打印成型后脫脂燒結性能如強度、變形、裂紋等問題。并且，現有技術大多在漿料制備之前對陶瓷粉體進行表面改性處理，增加了制備工藝流程，降低了陶瓷漿料的制備效率，不得于工業化生產。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種陶瓷光固化材料及其制備方法，本發明提供的陶瓷光固化材料不需要對陶瓷粉體進行表面改性，在保證材料與3D打印機的匹配性的同時，還保證了材料3D打印成型后脫脂燒結性能。

本發明提供了一種陶瓷光固化材料，包括由質量比為(60～90)：(10～40)的陶瓷粉體和預混液制備而成；

所述預混液包括以下質量份的原料：