[发明专利]一种3D打印材料及其制备方法、3D打印方法

说明书

本发明提供了一种3D打印材料及其制备方法、3D打印方法。打印材料按质量份计的39.9~47.2份二氧化锆粉末、11.4~17.7份增强粉末以及41~43份粘接剂组成。制备方法包括将二氧化锆粉末、增强粉末以粘接剂混炼得到3D打印材料。3D打印方法包括：将3D打印材料熔融后，打印出所需形状的预成形坯；对预成形坯脱脂处理后烘干，得到脱脂后烘干的预成形坯；惰性气体下，将脱脂后烘干的预成形坯烧结，得到3D打印制件。本发明的3D打印方法打印的制件成形精度高、产品性能一致性好，成型快捷；3D打印材料生物相容性和化学稳定性好。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，更具体地讲，涉及一种3D打印材料及其制备方法、3D打印方法。

背景技术

二氧化锆是高熔点的金属氧化物，分子式为ZrO₂，相对分子量是123.22，沸点为4300℃，软化点在2390℃-2500℃范围内，熔点是2715℃，具有高硬度、高耐磨、良好的高温热稳定性以及耐热冲击性能；且不溶于水、硫酸、盐酸和硝酸，加热时微溶于氢氟酸和浓硫酸。常温下纯的二氧化锆是绝缘体，加入稳定剂后，导电率升高且在高温下能呈现出离子型导电。

伴随经济的飞速发展和科研能力的进步，二氧化锆陶瓷材料的应用领域已经发生重大的转变，过去主要是应用于耐火材料等领域，现如今已经转变为结构陶瓷、生物陶瓷以及电子功能陶瓷等领域，而且在航天、航空和核工业等高新技术领域内的应用日趋活跃。尤其随着3D打印技术的发展，利用金属粉末直接成型传统工艺难以实现的形状和结构，为二氧化锆材料制造工艺的发展提供了一条可行之路。

针对二氧化锆材料3D打印的研究主要集中在光固化成型（Stereo LithographyAppearance，SLA或SL）技术，但该技术并没有实现产业化应用。并且，在现有的3D打印应用过程中，尤其针对光固化成型技术，主要还存在以下几个方面的问题：

（1）光固化成型技术对打印材料要求苛刻，需使用低比表面积、形貌接近球形的粉末得到低粘度浆料，使得打印材料成本居高不下；

（2）常规二氧化锆粉末制作的粉末浆料容易出现分层现象，需对其粉体改性，工艺复杂；

（3）光固化成型技术打印产品容易产生浆料残留；

（4）3D打印设备昂贵动辄数百万，使用和维护成本过高；

（5）光固化成型设备是精密设备，软件系统操作复杂，操作难度高。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种成本低且无毒的3D打印方法。

本发明的一方面提供了一种3D打印材料，按质量份计可以由以下组分组成：39.9~47.2份二氧化锆粉末、11.4~17.7份增强粉末以及41~43份粘接剂。

本发明的另一方面提供了一种3D打印材料制备方法，制备方法可以包括以下步骤：在温度为67℃~70℃下，将二氧化锆粉末、增强粉末以及粘接剂混炼均匀，得到3D打印材料。

本发明的再一方面提供了一种3D打印方法，打印方法包括将如上所述的3D打印材料或者3D打印材料制备方法制备得到的3D打印材料熔融后，打印出预成形坯对预成形坯脱脂处理后烘干，得到脱脂后烘干的预成形坯；惰性气体保护下，将脱脂后烘干的预成形坯在1610℃~1630℃温度下烧结，得到3D打印制件。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括以下中的至少一项：

（1）本发明的3D打印材料无需配备高昂的3D打印设备以及相应的模具，应用领域广泛，且生产成本低，生产快捷，生物相容性和化学稳定好；