[发明专利]3D打印用陶瓷复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了3D打印用陶瓷复合材料的制备方法，解决了现有的3D打印用的陶瓷复合材料的混合不够均匀，导致后期的3D打印成型性不够好的问题。本发明包括陶瓷粉料的干法球磨，添加剂溶解，陶瓷粉料与添加剂球磨混合。本发明具有陶瓷粉料粒度均匀，细小，陶瓷粉料之间的粘附性好，3D打印成型性好等优点。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及3D打印用陶瓷复合材料的制备方法。

背景技术

与传统的制造技术相比，3D打印技术的制造速度更快，并可直接制造出任意复杂形状的部件，是非常有应用前景并符合未来技术发展趋势的制造技术，受到国内外很多学者的关注。目前，3D打印技术已在高分子、金属材料领域得到较好的应用和发展，在陶瓷材料领域也不断取得一些技术突破。20世纪90年代中期，研究者们就开始尝试通过3D打印技术成型陶瓷部件，目前已取得显著的研究进展。3D打印技术在制造陶瓷材料方面具有很大优势，不依赖复杂模具和机械加工，并可根据材料不同的性能要求，开发出不同结构的陶瓷材料，这为复杂形状的部件制造提供了一种新的成型方法。

对于3D打印来说，是从原料直接成型，无需模具和额外的压力设备，这对原料的要求较高，对于陶瓷材料而言，只有让其具有足够的粘结性才能更好地打印成型，因此，一方面，需要陶瓷粉料的粒度均匀，分散，同时需要将陶瓷粉体与有机物复合得到既具有陶瓷特性又能任意成型的复合材料，如何制备性能良好的3D打印用的陶瓷复合材料是陶瓷材料3D打印方面需要重点解决的问题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有的3D打印用的陶瓷复合材料的混合不够均匀，导致后期的3D打印成型性不够好。

本发明提供了解决上述问题的3D打印用陶瓷复合材料的制备方法。

本发明通过下述技术方案实现：

3D打印用陶瓷复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：制备陶瓷粉料：将陶瓷原料加入到装有氧化锆磨球的球磨罐中进行干法球磨得到陶瓷粉料；

步骤二：有机物溶解：溶解聚丙烯、阿拉伯树胶、羧甲基纤维素钠，并与水玻璃混合得到粘稠的混合溶液；

步骤三：将步骤二中的陶瓷粉料和混合溶液一起加入到球磨罐中进行球磨得到陶瓷复合浆料；

步骤四：将步骤三的陶瓷复合浆料用于3D打印机直接成型各种形状的物件。

本发明的设计原理为：先用干法球磨对陶瓷粉体进行球磨，这样无需干燥，减少了工序，再加入融化的聚丙烯、阿拉伯树胶、羧甲基纤维素钠和水玻璃，其中水玻璃和聚丙烯既充当分散剂又充当粘稠剂，阿拉伯树胶和羧甲基纤维素钠充当粘稠剂，最后将有机物和陶瓷粉料一起进行球磨，二次球磨再次对陶瓷粉料进行了细化，且水玻璃和聚丙烯同时充当了球磨分散剂的作用，有利于陶瓷粉料的进一步细化，另外，在磨球的球磨条件下，陶瓷粉料和有机物可以更充分的混合均匀，提高了陶瓷复合材料的粘结性和3D成型性。

本发明优选的3D打印用陶瓷复合材料的制备方法，所述原料的重量百分数为：陶瓷粉料：75-85％，聚丙烯：5-8％，阿拉伯树胶：3-5％，羧甲基纤维素钠：3-5％，水玻璃：3-5％。

本发明优选的3D打印用陶瓷复合材料的制备方法，所述陶瓷粉料为氧化铝、氧化锆、氧化锌中的一种。

本发明优选的3D打印用陶瓷复合材料的制备方法，所述有机物的具体溶解方式为：将聚丙烯加热到180-200℃，保温30-40min；然后，降温至160-175℃，将阿拉伯树胶加热至40-70℃，将羧甲基纤维素钠加热至75-85℃。

本发明优选的3D打印用陶瓷复合材料的制备方法，所述步骤三中的球磨所用的磨球为氧化锆球，所述氧化锆球的直径为50mm，陶瓷粉料与有机物的混合物料的粘度较大，氧化锆球的尺寸大，可以更好地出料。