[发明专利]3D打印氮化钽陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印材料，具体地，涉及3D打印氮化钽陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础，在某种程度上，材料的发展是决定着3D打印能否有得到更广泛的应用的决定性因素。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料。

3D打印陶瓷材料是陶瓷粉末与粘结剂粉末组成的混合物。由于粘结剂粉末的熔点较低，激光烧结时便会将粘结剂粉末融化进而使得陶瓷粉末粘结在一起。在激光烧结后，需要将陶瓷制品置于温控炉中进行高温养护。现有的陶瓷材料在激光直接烧结时，液相表面张力大，在快速凝固过程中会产生较大的热应力，从而形成较多的裂纹。

发明内容

本发明的目的是提供一种3D打印氮化钽陶瓷材料及其制备方法，该3D打印氮化钽陶瓷材料的液相表面张力小进而使得陶瓷制品的表面的裂纹少；同时该制备方法原料易得、工序简单。

为了实现上述目的，本发明提供了一种3D打印氮化钽陶瓷材料的制备方法，包括：

1)将高岭土、白土、氮化钽、硼酸、葡萄糖、三氧化钼、纳米铝、玻璃纤维和水进行混合，接着进行煅烧以制得煅烧产物；

2)将聚偏氟乙烯、甲基纤维素、硅烷偶联剂与煅烧产物进行混合以制得基料；

3)将基料进行研磨以制得3D打印氮化钽陶瓷材料。

本发明还提供了一种3D打印氮化钽陶瓷材料，该3D打印氮化钽陶瓷材料通过上述的制备方法制备而得。

在上述技术方案中，本发明通过上述各原料以及各步骤的协同作用使得制得的3D打印氮化钽陶瓷材料的液相表面张力小进而使得陶瓷制品的表面的裂纹少；同时该制备方法原料易得、工序简单。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种3D打印氮化钽陶瓷材料的制备方法，包括：

1)将高岭土、白土、氮化钽、硼酸、葡萄糖、三氧化钼、纳米铝、玻璃纤维和水进行混合，接着进行煅烧以制得煅烧产物；

2)将聚偏氟乙烯、甲基纤维素、硅烷偶联剂与煅烧产物进行混合以制得基料；

3)将基料进行研磨以制得3D打印氮化钽陶瓷材料。

在本发明的步骤1)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步降低制得的3D打印氮化钽陶瓷材料的液相表面张力，进而使得陶瓷制品的表面的裂纹减少，优选地，在步骤1)中，相对于100重量份的高岭土，白土的用量为17-26重量份，氮化钽的用量为21-29重量份，硼酸的用量为14-18重量份，葡萄糖的用量为33-45重量份，三氧化钼的用量为5-9重量份，纳米铝的用量为11-14重量份，玻璃纤维的用量为17-24重量份，水的用量为140-180重量份。

在本发明的步骤1)中，混合的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步降低制得的3D打印氮化钽陶瓷材料的液相表面张力，进而使得陶瓷制品的表面的裂纹减少，优选地，在步骤1)中，混合至少满足以下条件：混合温度为15-35℃，混合时间为40-60min。

在本发明的步骤1)中，煅烧的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步降低制得的3D打印氮化钽陶瓷材料的液相表面张力，进而使得陶瓷制品的表面的裂纹减少，优选地，在步骤1)中，煅烧至少满足以下条件：煅烧温度为470-520℃，煅烧时间为7-10h。

同时，在本发明中，为了进一步降低制得的3D打印氮化钽陶瓷材料的液相表面张力，进而使得陶瓷制品的表面的裂纹减少，优选地，在步骤1)的煅烧之前，制备方法还包括升温工序，具体为：首先将混合物自15-35℃以0.5-0.8℃/min的速率升温至150-200℃并保温20-40min，接着以1.5-2.5℃/min的速率升温至300-380℃并保温30-40min，最后以0.8-1℃/min的速率升温至470-520℃并保温。

在本发明的步骤1)中，纳米铝的粒径可以在宽的范围内选择，但是为了进一步降低制得的3D打印氮化钽陶瓷材料的液相表面张力，进而使得陶瓷制品的表面的裂纹减少，优选地，在步骤1)中，纳米铝的粒径为30-40nm。