[发明专利]一种氧化铝陶瓷部件的制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化铝陶瓷部件的制备方法，通过3D打印技术打印出坯体，然后将坯体反复氧化铝溶胶浸渍、烘干和烧结，制得致密化程度高、强度高的氧化铝陶瓷部件。本发明的制备方法操作简便，成型速度快，氧化铝含量高，原料利用率高，生产成本低，应用范围广；本发明的制备方法通过浸渍氧化铝溶胶提高氧化铝陶瓷部件的致密度，同时具备较好的强度，解决了目前基于选择性激光烧结这种3D打印技术制备复杂结构的氧化铝陶瓷时致密化困难、抗弯强度低和生产成本高等问题，推动了3D打印在氧化铝陶瓷制备领域的发展。

技术领域

本发明属于氧化铝陶瓷的3D打印领域，具体涉及一种氧化铝陶瓷部件的制备方法。

背景技术

氧化铝陶瓷制品成型方法有注浆成型、可塑法成型、模压成型、等静压成型、注射成型、注塑成型、凝胶注模成型等多种方法。各类成型方法都有其优缺点，不同的产品形状、尺寸、复杂造型与精度的产品需要不同的成型方法。但在成形复杂结构件、缩短零件加工时间和降低成本等方面，传统制备工艺仍存在一些不足之处。一些热端陶瓷零部件结构复杂，采用传统加工工艺困难，难以满足生产需求。新一代复杂零部件的先进制造需求迫切需要新型制造技术的发展与完善。因此提升制造工艺对于氧化铝陶瓷尤其是具有复杂结构的氧化铝陶瓷的产业化有着很重要的推进作用。

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种。其包含的选择性激光烧结(SLS)/熔融(SLM)技术作为增材制造技术的重要分支，在成形复杂结构件、缩短零件加工时间和降低成本等方面展现出巨大优势，而陶瓷作为极具应用潜力的材料，在汽车、医疗及航空航天等领域发挥巨大的应用前景。采用SLS/SLM成形陶瓷材料，在弥补和克服传统加工工艺不足的同时为陶瓷零件的制造提供了新的思路。

然而，现有的3D打印陶瓷的工艺制得的陶瓷部件还存在致密度低，强度低等问题，因此，提出一种3D打印致密度高，强度高的氧化铝陶瓷部件的制备方法十分具有意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前制备复杂结构的氧化铝陶瓷部件时存在的致密化困难、工序繁琐和生产成本高等问题，提供了一种氧化铝陶瓷部件的制备方法，具体步骤包括：

步骤1：将氧化铝陶瓷部件的三维模型导入3D打印机中，使用3D打印机打印氧化铝陶瓷部件的坯体，原料为氧化铝造粒粉和环氧树脂E06的复合粉末；

步骤2：对氧化铝陶瓷部件的坯体进行氧化铝溶胶浸渍；在3D打印完成后，直接浸渍溶胶，采用靠溶胶维持形状，脱脂在初次烧结过程中完成，并且不需要惰性气体保护，相比于传统工艺来说，更节能，且能避免脱脂后试件强度减小，移动过程中易损坏的问题。

步骤3：将氧化铝溶胶浸渍后的氧化铝陶瓷部件的坯体进行烘干、烧结；

步骤4：将烧结后的产物进行多次致密化处理，直至相比于前一次致密化后的增重率小于0.8％为止，制得氧化铝陶瓷部件；所述致密化处理的过程为：将烧结后的产物依次进行氧化铝溶胶浸渍、烘干和烧结。

其中，步骤1中，3D打印机的打印参数为：填充速度为3750～3950mm/s，每层厚度为0.15～0.2mm，预热温度为40～70℃，填充功率17～20w，轮廓功率9～11w。复合粉末中氧化铝造粒粉的质量百分含量为90～95％，余量为环氧树脂E06；氧化铝造粒粉的纯度不小于95％，粒度为100～200目，中心径为120～140μm。

优选地，步骤1中，3D打印机的打印参数为：填充速度为3850mm/s，每层厚度为0.18mm，预热温度为50℃，填充功率18w，轮廓功率10w。