[發(fā)明專利]一種基于3D打印后的陶瓷強(qiáng)化處理方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011344260.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112321329A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉江博聞;張碩;樊一揚(yáng);段戈揚(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 康碩（德陽(yáng)）智能制造有限公司
• 主分類號(hào): C04B41/87
• 分類號(hào): C04B41/87
• 代理公司: 成都天嘉專利事務(wù)所(普通合伙) 51211
• 代理人: 毛光軍

本發(fā)明屬于陶瓷強(qiáng)化方法，尤其涉及一種基于3D打印后的陶瓷強(qiáng)化處理方法，包括將經(jīng)過(guò)陶瓷3D打印后的成型生坯進(jìn)行脫脂處理，制得脫脂生坯；再將脫脂生坯進(jìn)行燒結(jié)處理，制得陶瓷體，最后進(jìn)行陶瓷體強(qiáng)化；其中，脫脂處理包括生坯初步強(qiáng)化和生坯脫脂，燒結(jié)處理包括生坯二次強(qiáng)化和生坯燒結(jié)。本技術(shù)方案可解決目前陶瓷3D打印的成型生坯經(jīng)過(guò)脫脂后強(qiáng)度低、收縮大的問(wèn)題，從而提高陶瓷后處理的可靠性，增加陶瓷3D打印技術(shù)成功率，即，增加陶瓷3D打印產(chǎn)品的成品率；同時(shí)還增加了陶瓷產(chǎn)品的強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于陶瓷強(qiáng)化方法，尤其涉及一種基于3D打印后的陶瓷強(qiáng)化處理方法。

背景技術(shù)

在3D打印智能制造的大環(huán)境下，因陶瓷3D打印具有效率高、可成型傳統(tǒng)工藝無(wú)法完成的各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在精密陶瓷領(lǐng)域有著不可替代的作用，瓷3D打印的產(chǎn)品在航空航天、醫(yī)療、工業(yè)制造和裝飾設(shè)計(jì)等領(lǐng)域得到了很好的引用，因此，陶瓷3D打印技術(shù)迅速崛起。為適應(yīng)目前的3D打印發(fā)展趨勢(shì)，多種原理的陶瓷3D打印技術(shù)迅速發(fā)展，其中以SLA為基礎(chǔ)的最具代表性，然而由于陶瓷材料的特殊性，陶瓷3D打印技術(shù)的發(fā)展的過(guò)程中，還存在一些問(wèn)題，其中包括由于陶瓷后處理（脫脂、燒結(jié)）不當(dāng)，使陶瓷產(chǎn)品的強(qiáng)度（該強(qiáng)度采用航空標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試）不夠，以及陶瓷元件精度和強(qiáng)度不夠；另外，在陶瓷后處理過(guò)程中，陶瓷材料容易開(kāi)裂、收縮，最終因不能形成高質(zhì)量的產(chǎn)品而被淘汰，即造成了成品率底的現(xiàn)狀。具體的，由于陶瓷3D打印技術(shù)中，一般采用陶瓷粉與液態(tài)光敏樹(shù)脂單體，以及光引發(fā)劑、分散劑和助劑等混合而成的漿料為原材料，在保證打印工藝的前提下，陶瓷粉的含量往往受到限制，致使陶瓷脫脂后強(qiáng)度低、燒結(jié)時(shí)收縮率大、燒結(jié)后強(qiáng)度低容易開(kāi)裂的問(wèn)題，進(jìn)一步導(dǎo)致3D陶瓷打印技術(shù)整體呈現(xiàn)出成功率低，難以滿足生產(chǎn)要求的現(xiàn)狀，而且，在前述情況下的陶瓷成品中，存在大部分強(qiáng)度低的低質(zhì)量產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)陶瓷3D打印技術(shù)的發(fā)展需要，提出一種基于3D打印后的陶瓷強(qiáng)化處理方法，解決目前陶瓷3D打印強(qiáng)度低、收縮大、清理困難的問(wèn)題，從而提高陶瓷后處理的可靠性，增加陶瓷3D打印技術(shù)成功率，即，增加陶瓷3D打印產(chǎn)品的成品率。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于3D打印后的陶瓷強(qiáng)化處理方法，包括將經(jīng)過(guò)陶瓷3D打印后的成型生坯進(jìn)行脫脂處理，制得脫脂生坯；再將脫脂生坯進(jìn)行燒結(jié)處理，制得陶瓷體，最后再進(jìn)行陶瓷體強(qiáng)化。為了便于對(duì)主要坯體（即對(duì)應(yīng)后文的本體部）進(jìn)行安放，且盡可能的避免主要坯體在移動(dòng)過(guò)程中受到損壞，在陶瓷3D打印的過(guò)程中，一般首先會(huì)在即將打印的主要坯體的底部打印對(duì)應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)（即對(duì)應(yīng)后文的本體支撐部），因此，所述成型生坯、脫脂生坯和陶瓷體都包含有本體部和本體支撐部。在本技術(shù)方案中，所述陶瓷體強(qiáng)化具體包括以下步驟：

步驟一，將陶瓷體放入裝有強(qiáng)化液Ⅰ的容器設(shè)備中，并將容器設(shè)備內(nèi)部抽真空至0.05~0.08MP，使陶瓷體在強(qiáng)化液Ⅰ中浸泡10~40min；進(jìn)一步的，所述強(qiáng)化液Ⅰ為硅溶膠、鋁溶膠（固含量為15~25%）和硅酸乙酯水解液中的一種，優(yōu)選的，所述強(qiáng)化液Ⅰ為堿性硅溶膠或中性硅溶膠，且其中的SiO2含量為20%w~40%w。在本步驟中，真空浸泡可達(dá)到快速浸泡的目的，強(qiáng)化液快速Ⅰ進(jìn)入陶瓷體的間隙，其中，強(qiáng)化液Ⅰ的作用在于：一方面溶膠溶液顆粒均為納米級(jí)顆粒，在失水后顆粒填充陶瓷空隙，提高陶瓷密度；另一方面膠體失水后會(huì)以凝膠膜形式包覆陶瓷骨架，提高陶瓷強(qiáng)度。

步驟二，將容器設(shè)備內(nèi)部泄壓至常壓，再使陶瓷體在強(qiáng)化液Ⅰ中浸泡20~60min。本步驟主要是讓陶瓷達(dá)到二次浸泡的作用，使強(qiáng)化液Ⅰ在陶瓷中分布更加均勻。

步驟三，將陶瓷體從強(qiáng)化液Ⅰ中取出，并放置于通風(fēng)櫥支架上30~60min，使其自然晾干。本步驟是步驟二和步驟三的過(guò)渡步驟，主要是為了防止陶瓷在迅速失水的過(guò)程中出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。