[发明专利]一种3D打印氮化镓陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体是一种3D打印氮化镓陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这种打印技术称为3D立体打印技术。

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

3D打印技术在纳米陶瓷材料领域的应用能改善纳米陶瓷材料的成型工艺，具有成型速度快，性能好，精度高，能成型复杂结构产品的优点。但是现有技术的纳米陶瓷材料仍然存在产品表面裂纹较多的缺点，严重影响了产品外观。因此，本发明提供一种3D打印氮化镓陶瓷材料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D打印氮化镓陶瓷材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种3D打印氮化镓陶瓷材料，所述3D打印氮化镓陶瓷材料由以下重量份的原料制成：氮化镓5-11份、二氧化硒7-13份、氯化钛4-9份、硝酸铬5-15份、碳化钼4-9份、高碳铬铁粉8-15份、稀土硅铁粉2-8份、甲基苯基环三硅氧烷3-7份、粘结剂9-15份、纳米氧化硅2-5份、晶须组合物7-13份；

所述粘结剂包括以下重量份数的原料：环氧改性有机硅树脂8-15份、丁腈橡胶粉2-8份；

所述晶须组合物包括以下重量分数的原料：石膏晶须5-8份、莫来石晶须3-8份、氧化锌晶须5-9份。

作为本发明进一步的方案：所述3D打印氮化镓陶瓷材料由以下重量份的原料制成：氮化镓9份、二氧化硒10份、氯化钛6份、硝酸铬8份、碳化钼5份、高碳铬铁粉10份、稀土硅铁粉6份、甲基苯基环三硅氧烷4份、粘结剂12份、纳米氧化硅4份、晶须组合物10份。

作为本发明进一步的方案：所述粘结剂包括以下重量份数的原料：环氧改性有机硅树脂11份、丁腈橡胶粉6份。

作为本发明进一步的方案：所述晶须组合物包括以下重量分数的原料：石膏晶须7份、莫来石晶须6份、氧化锌晶须8份。

一种3D打印氮化镓陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氮化镓、甲基苯基环三硅氧烷、二氧化硒、氯化钛、硝酸铬、碳化钼、高碳铬铁粉、稀土硅铁粉和纳米氧化硅在球磨机中球磨25-55min，球磨温度为75-90℃，球磨的转速为350r/min-500r/min；

(2)将晶须组合物加入上步所得物中，在球磨机中球磨25-55min，球磨温度为105-185℃，球磨的转速为500r/min-1000r/min；

(3)将上步所得物与粘结剂混合，在150-180℃条件下在高混机中以1200-1500r/min的转速混合5-15min，即得成品。

作为本发明进一步的方案：步骤(1)将氮化镓、甲基苯基环三硅氧烷、二氧化硒、氯化钛、硝酸铬、碳化钼、高碳铬铁粉、稀土硅铁粉和纳米氧化硅在球磨机中球磨38min，球磨温度为85℃，球磨的转速为455r/min。

作为本发明进一步的方案：步骤(2)将晶须组合物加入上步所得物中，在球磨机中球磨30min，球磨温度为145℃，球磨的转速为680r/min。

作为本发明进一步的方案：步骤(3)将上步所得物与粘结剂混合，在165℃条件下在高混机中以1350r/min的转速混合12min，即得成品。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过各原料发挥协同作用，采用该3D打印氮化镓陶瓷材料制成的产品表面无裂纹，且将产品放置在潮湿环境下放置7天后继续置于干燥环境下放置7天，产品未出现裂纹，保证了陶瓷制品的外观品质；且该3D打印氮化镓陶瓷材料制备工序简单，易于实现工业化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1