[发明专利]一种3DP成型工艺钛酸锶铋介电陶瓷粉体的制备方法

说明书

本发明公开了一种3DP成型工艺钛酸锶铋介电陶瓷粉体的制备方法，其特征在于，采用丙烯酰胺作为胶粘剂的单体，二乙烯基苯作为交联剂，聚丙烯酸铵作为分散剂配置预混合溶液；然后在反应器中，按质量百分比加入，钛酸锶铋介电陶瓷粉体：32%~38%，预混合溶液：62%~68%，各组分之和为百分之百，强力搅拌110~150min，喷雾干燥，得到3DP成型工艺钛酸锶铋介电陶瓷粉体，其粒径在100~130µm范围内。采用喷洒引发剂和催化剂进行3D成型。该材料在三维印刷3D打印机上可直接成型，球形度高，流动性好，成型精度高，而且具有制备工艺简单，条件易于控制，生产成本低，易于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种用于三维印刷（3DP）工艺快速成型粉体材料的制备方法，属于快速成型的材料领域，特别涉及一种3DP成型工艺钛酸锶铋介电陶瓷粉体的制备方法及应用。

背景技术

20世纪90年代以来，铁电材料因可用于非挥发性铁电随机存储器而受到广泛关注，铋系层状钙钛矿结构材料因有良好的抗疲劳特性、非易失性开关速度快、存储密度高、抗辐射等突出优点, 钛酸锶铋(SrBiTi₄O₁₅)是一种铋系层状钙钛矿结构材料，剩余极化较大(单晶极化强度方向沿a或b轴时,2Pr=58μC。cm~2)，具有良好的耐疲劳性能。钛酸锶铋是重要的新兴的电子陶瓷材料，具有高的介电常数和高的折射常数。在高温超导、催化、高温固体氧化物燃料电池、电极材料、电化学传感器、氧化物薄膜村底材料.特殊光学窗口及高质量的溅射靶材等方面应用广泛，可作为介电材料和光电材料，用来制造高压陶瓷电容器、热敏电阻、晶界层电容器、电子元件、光催化电极材料，制造既有电容器功能又有吸收浪涌的压敏电阻器等,它们都具有高性能、高可靠性,体积小等优点。并且与钛酸钡材料相比，还具有介电损耗低、温度稳定性好，高耐电压强度等优点。

三维印刷（3DP）工艺，就是今天的3D打印，是美国麻省理工学院Emanual Sachs等人研制的。E.M.Sachs于1989年申请了3DP（Three-Dimensional Printing）专利，该专利是非成形材料微滴喷射成形范畴的核心专利之一。3DP工艺与SLS工艺类似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用粘接剂（如硅胶）将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接剂粘接的零件强度较低，还须后处理。具体工艺过程如下：上一层粘结完毕后，成型缸下降一个距离（等于层厚：0.013～0.1mm）,供粉缸上升一高度，推出若干粉末，并被铺粉辊推到成型缸，铺平并被压实。喷头在计算机控制下，按下一建造截面的成形数据有选择地喷射粘结剂建造层面。铺粉辊铺粉时多余的粉末被集粉装置收集。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂，最终完成一个三维粉体的粘结。未被喷射粘结剂的地方为干粉，在成形过程中起支撑作用，且成形结束后，比较容易去除。但这种成型工艺也有一定的局限性，胶粘剂的用量大，不好控制，胶粘剂容易堵塞喷头。

本申请采用丙烯酰胺作为单体，二乙烯基苯为交联剂，聚丙烯酸胺为分散剂，制备一种3DP成型工艺钛酸锶铋介电陶瓷粉体，成型过程中不需要喷洒胶粘剂，只需要喷洒少量的引发剂和催化剂即可，避免胶粘剂堵塞打印机的喷嘴，优点是胶粘剂用量大大减少，在后续煅烧过程中减少环境污染，产品的品质高。本申请的工艺制备的粉体材料粒径均匀，球形度高，流动性好，适合3DP工艺3D打印成型。此外，本专利提供的方法简单，成本低。

发明内容

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种3DP成型工艺钛酸锶铋介电陶瓷粉体的制备方法，其特征在于，该方法具有以下工艺步骤：

（1）钛酸锶铋介电陶瓷粉体预处理：在球磨机中，按质量百分比加入，钛酸锶铋介电陶瓷粉体：94%~97%，烧结助剂：3%~6%，各组分之和为百分之百，开启磨机，研磨4-6h，干燥，得到预处理钛酸锶铋介电陶瓷粉体；