[发明专利]陶瓷材料的烧结控制方法

说明书

本发明提供一种陶瓷材料的烧结控制方法。此方法包含有下列步骤：S1:制备含有一致孔材料的一致孔剂；S2:混合致孔剂与一陶瓷材料并形成一生坯；S3:于一无氧环境中以一第一温度烧结生坯以形成一陶瓷粗胚；以及S4:于一含氧环境中以一第二温度烧结陶瓷粗胚以形成一陶瓷物件。其中，第一温度高于第二温度。当致孔材料为一碳基材料，第二温度介于300℃至600℃，且孔隙率可达到30％至70％。藉此方法，陶瓷物件的硬度与致密度被提高，且得以准确调控陶瓷物件的孔隙率以及孔洞的形状和尺寸。

技术领域

本发明提供一种陶瓷材料的烧结控制方法，尤其是一种多阶段式烧结以控制陶瓷材料孔隙率及孔隙尺寸的方法。

背景技术

陶瓷工程是使用无机非金属材料制造物体的科学技术。近年来，陶瓷材料广泛的利用在材料工程、电子工程、化学工程以及机械工程中。由于通常陶瓷非常耐热，可以用于很多金属和高分子聚合物无法胜任的应用，例如采矿、航天、生医、精炼、食品和化学工厂、电子行业、工业输电、以及光波导传输等等。

配合不同的产业，陶瓷的规格与特性有不同的需求。在生医领域中，若要发展人骨的替代植入物，就必须拿捏植入物的孔隙率。孔隙率对植入物和周围组织之间物理和化学相互作用，具有显著影响。孔隙率增加了细胞相互作用的可用表面积，例如：影响植入物在植入部位处的机械集成、以及植入物再吸收的速率。优选植入物的孔隙率是复制天然组织。例如：在节段性(segmental)骨缺损中，高度多孔的中心部分(模拟小梁骨)被更强的和更少孔的外壳(模拟皮质骨)包围，以提供结构支撑。

然而，在陶瓷的烧结过程中，由于温度影响分子排列的变化，孔隙率会成为一个难以准确控制的因素，影响了烧结物品质的不确定性。若要准确调整孔隙率，业界普遍使用低温制程，而牺牲了陶瓷材料的机械强度。因此，业界亟需一种新的陶瓷烧结技术，可以准确的控制孔隙率及孔径尺寸，又能够以足够的高温烧出高强度与高致密度的陶瓷。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种陶瓷材料的烧结控制方法，其能克服现有技术的缺陷，提高致密性与机械强度，还可避免了高温烧结后损失的孔隙率。

为实现上述目的，本发明公开了一种陶瓷材料的烧结控制方法，其特征在于包含有下列步骤：

S1:制备含有一致孔材料的一致孔剂；

S2:混合该致孔剂与一陶瓷浆料并形成一生坯；

S3:于一无氧环境中以一第一温度烧结该生坯以形成一陶瓷粗胚；以及

S4:于一含氧环境中以一第二温度烧结该陶瓷粗胚以形成一陶瓷物件；

其中，该第二温度低于该第一温度。

其中，于步骤S1中，该致孔材料为一碳基材料、一矿石、一盐、一天然纤维或一高分子聚合物，该碳基材料为碳纤维、奈米碳管、石墨烯或膨胀石墨。

其中，于步骤S1中，该碳基材料的形状为球形、板形、不规则形、长条形或立方体。

其中，于步骤S1中，该致孔材料的尺寸为50nm至400μm。

其中，于步骤S2中，进一步包含有以下子步骤：

S21:依一预定比例混合该致孔剂与该陶瓷浆料以形成一混合原料；以及

S22:利用积层制造技术列印该混合原料以形成该生坯。

其中，于步骤S21中，该致孔剂占该混合原料的预定比例为10％至50％。

其中，于步骤S3中，进一步包含有以下子步骤：

S31:通入一安定气体至一预定环境中以形成该无氧环境；以及

S32:于该无氧环境中以第一温度烧结该生坯以形成该陶瓷粗胚。