一种长波低温3D打印陶瓷材料及产品加工方法

摘要

本发明涉及3D陶瓷打印技术领域，尤其涉及一种长波低温3D打印陶瓷材料，由以下重量份的原料组成：陶瓷粉体90～120份、光固化树脂预聚物25～40份、活性稀释剂20～35份、烧结助剂5～12份、光引发剂0.1～0.4份、阻聚剂0.015～0.045份、分散剂2.5～5.5份、消泡剂0～4份；烧结助剂由以下重量份的原料组成：CaO 8～12份、MgO 1～5份、SiO2 5～9份、TiO2 1～7份。通过添加烧结助剂，并对陶瓷粉体的粒径进行细化，使得陶瓷的烧结温度降低，通过分波段三次由深至浅逐步光固化，所得产品孔隙率低，力学性能好。

说明书

技术领域

本发明涉及3D陶瓷打印技术领域，尤其涉及一种长波低温3D打印陶瓷材料及产品加工方法。

背景技术

3D打印成型技术的出现使得陶瓷生产和制造发生了创新性的改变，使得制备过程由原来的减材制作变成了增材制作。3D打印制备陶瓷制品的成型方法主要包括加热固化、氧化固化和光固化，其中光固化成型固化速度快，有机挥发分少，能量利用率高，是一种节能环保高效的固化成型方法。

材料固化后，还需要对素坯进行烧结，在传统工艺中，烧结温度较高，容易导致材料力学性能较差，另外，高温对窑炉耐火砖的损害也比较严重。

因此，我们提出了一种长波低温3D打印陶瓷材料及产品加工方法用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种长波低温3D打印陶瓷材料及产品加工方法。

一种长波低温3D打印陶瓷材料，由以下重量份的原料组成：陶瓷粉体90～120份、光固化树脂预聚物25～40份、活性稀释剂20～35份、烧结助剂5～12份、光引发剂0.1～0.4份、阻聚剂0.015～0.045份、分散剂2.5～5.5份、消泡剂0～4份；所述烧结助剂由以下重量份的原料组成：CaO 8～12份、MgO 1～5份、SiO

优选的，所述陶瓷粉体由以下重量份的原料组成：Al

优选的，所述光固化树脂预聚物由以下重量份的原料组成：聚醚丙烯酸酯25～40份、环氧丙烯酸酯20～35份、聚氨酯丙烯酸酯15～25份、聚酯丙烯酸酯5～10份。

优选的，所述光引发剂的型号为369、651、784、819、ITX、TPO、TPO-L中的一种或多种。

一种长波低温3D打印陶瓷产品加工方法，包括以下步骤：

S1、将材料装入3D打印机进行打印；

S2、采用波长460nm～480nm的LED光照射2s～4s，进行第一次固化，然后静置3min～10min；

S3、采用波长400nm～420nm的LED光照射4s～6s，进行第二次固化，然后静置3min～10min；

S4、采用波长350nm～370nm的LED光照射2s～4s，进行第三次固化，得陶瓷素坯；

S5、对素坯进行脱脂，然后在1500℃～1600℃下烧结1.5h～3h，得3D打印陶瓷产品。

优选的，S2步骤中LED灯的功率为800mW/cm

优选的，S3步骤中LED灯的功率为1000mW/cm

优选的,S4步骤中LED灯的功率为1200mW/cm

本发明的有益效果是：

1、通过添加烧结助剂，并对陶瓷粉体的粒径进行细化，使得陶瓷的烧结温度降低，陶瓷产品的致密度提高，也有效降低了窑炉耐火砖的损耗。

2、通过分波段三次由深至浅逐步光固化，先支撑陶瓷填料不坍塌，再由深至浅逐步流平，所得产品孔隙率低，力学性能好。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例一：

一种长波低温3D打印陶瓷材料，由以下重量份的原料组成：陶瓷粉体100份、光固化树脂预聚物25份、活性稀释剂20份、烧结助剂7份、光引发剂0.3份、阻聚剂0.015份、分散剂3份、消泡剂2份；

烧结助剂由以下重量份的原料组成：CaO 8份、MgO 5份、SiO

陶瓷粉体的粒径在0.8μm～4μm之间，烧结助剂粒径在2.5μm～3.5μm之间。

本实施例中，陶瓷粉体由以下重量份的原料组成：Al

一种长波低温3D打印陶瓷产品加工方法，包括以下步骤：

S1、将材料装入3D打印机进行打印；

S2、采用波长470nm的LED光照射3s，进行第一次固化，然后静置5min；

S3、采用波长410nm的LED光照射5s，进行第二次固化，然后静置5min；

S4、采用波长360nm的LED光照射3s，进行第三次固化，得陶瓷素坯；

S5、对陶瓷素坯进行缓慢加热至650℃，加热时间1.5h，进行脱脂，在1500℃下烧结3h，得3D打印陶瓷产品。

本实施例中,S2步骤中LED灯的功率为1000mW/cm

实施例二：

一种长波低温3D打印陶瓷材料，由以下重量份的原料组成：陶瓷粉体100份、光固化树脂预聚物35份、活性稀释剂32份、烧结助剂7份、光引发剂0.3份、阻聚剂0.015份、分散剂3份、消泡剂2份；

烧结助剂由以下重量份的原料组成：CaO 9份、MgO 3份、SiO

陶瓷粉体的粒径在0.8μm～4μm之间，烧结助剂粒径在2.5μm～3.5μm之间。

本实施例中，陶瓷粉体由以下重量份的原料组成：Al

一种长波低温3D打印陶瓷产品加工方法，包括以下步骤：

S1、将材料装入3D打印机进行打印；

S2、采用波长460nm的LED光照射3s，进行第一次固化，然后静置5min；

S3、采用波长400nm的LED光照射5s，进行第二次固化，然后静置5min；

S4、采用波长350nm的LED光照射3s，进行第三次固化，得陶瓷素坯；

S5、对陶瓷素坯进行缓慢加热至650℃，加热时间1.5h，进行脱脂，在1525℃下烧结2.8h，得3D打印陶瓷产品。

本实施例中,S2步骤中LED灯的功率为1000mW/cm

实施例三：

一种长波低温3D打印陶瓷材料，由以下重量份的原料组成：陶瓷粉体100份、光固化树脂预聚物30份、活性稀释剂25份、烧结助剂8份、光引发剂0.3份、阻聚剂0.015份、分散剂3份、消泡剂2份；

烧结助剂由以下重量份的原料组成：CaO 10份、MgO 3份、SiO

陶瓷粉体的粒径在0.8μm～4μm之间，烧结助剂粒径在2.5μm～3.5μm之间。

本实施例中，陶瓷粉体由以下重量份的原料组成：Al

一种长波低温3D打印陶瓷产品加工方法，包括以下步骤：

S1、将材料装入3D打印机进行打印；

S2、采用波长470nm的LED光照射3s，进行第一次固化，然后静置5min；

S3、采用波长410nm的LED光照射5s，进行第二次固化，然后静置5min；

S4、采用波长360nm的LED光照射3s，进行第三次固化，得陶瓷素坯；

S5、对陶瓷素坯进行缓慢加热至650℃，加热时间1.5h，进行脱脂，在1550℃下烧结2.5h，得3D打印陶瓷产品。

本实施例中,S2步骤中LED灯的功率为1000mW/cm

实施例四：

一种长波低温3D打印陶瓷材料，由以下重量份的原料组成：陶瓷粉体95份、光固化树脂预聚物30份、活性稀释剂30份、烧结助剂5份、光引发剂0.25份、阻聚剂0.025份、分散剂3份、消泡剂2份；

烧结助剂由以下重量份的原料组成：CaO 11份、MgO 4份、SiO

陶瓷粉体的粒径在0.8μm～4μm之间，烧结助剂粒径在2.5μm～3.5μm之间。

本实施例中，陶瓷粉体由以下重量份的原料组成：Al

一种长波低温3D打印陶瓷产品加工方法，包括以下步骤：

S1、将材料装入3D打印机进行打印；

S2、采用波长480nm的LED光照射3s，进行第一次固化，然后静置5min；

S3、采用波长420nm的LED光照射5s，进行第二次固化，然后静置5min；

S4、采用波长370nm的LED光照射3s，进行第三次固化，得陶瓷素坯；

S5、对陶瓷素坯进行缓慢加热至650℃，加热时间1.5h，进行脱脂，在1575℃下烧结2h，得3D打印陶瓷产品。

本实施例中,S2步骤中LED灯的功率为1000mW/cm

实施例五：

一种长波低温3D打印陶瓷材料，由以下重量份的原料组成：陶瓷粉体95份、光固化树脂预聚物35份、活性稀释剂35份、烧结助剂8份、光引发剂0.3份、阻聚剂0.015份、分散剂3份、消泡剂2份；

烧结助剂由以下重量份的原料组成：CaO 10份、MgO 1份、SiO

陶瓷粉体的粒径在0.8μm～4μm之间，烧结助剂粒径在2.5μm～3.5μm之间。

本实施例中，陶瓷粉体由以下重量份的原料组成：Al

一种长波低温3D打印陶瓷产品加工方法，包括以下步骤：

S1、将材料装入3D打印机进行打印；

S2、采用波长480nm的LED光照射3s，进行第一次固化，然后静置5min；

S3、采用波长420nm的LED光照射5s，进行第二次固化，然后静置5min；

S4、采用波长370nm的LED光照射3s，进行第三次固化，得陶瓷素坯；

S5、对陶瓷素坯进行缓慢加热至650℃，加热时间1.5h，进行脱脂，在1600℃下烧结1.5h，得3D打印陶瓷产品。

本实施例中,S2步骤中LED灯的功率为1000mW/cm

对比例：

一种3D打印陶瓷材料，由以下重量份的原料组成：陶瓷粉体100份、光固化树脂预聚物30份、活性稀释剂25份、光引发剂0.3份、阻聚剂0.015份、分散剂3份、消泡剂2份；

陶瓷粉体的粒径在5μm～12μm之间。

本实施例中，陶瓷粉体由以下重量份的原料组成：Al

一种3D打印陶瓷产品加工方法，包括以下步骤：

S1、将材料装入3D打印机进行打印；

S2、采用波长360nm功率为1200mW/cm

S5、对陶瓷素坯进行缓慢加热至650℃，加热时间1.5h，进行脱脂，在1660℃下烧结1.5h，得3D打印陶瓷产品。

对实施例一至实施例五以及对比例中的陶瓷产品进行相对密度和抗压强度检测，实验结果如下：

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。