[发明专利]一种用于3D打印直写成形陶瓷坯体的保形干燥方法

说明书

一种用于3D打印直写成形陶瓷坯体的保形干燥方法，先在平铺有一层疏水薄膜的打印底板上3D打印陶瓷初坯，再将陶瓷初坯与打印底板一起放入恒温恒湿环境中进行干燥，根据MATLAB拟合的翘曲度关系式设置干燥温度与湿度，其中固相含量为18～22.29％，恒温温度为25℃～35℃，相对湿度为40～93％，干燥6小时；使陶瓷初坯与疏水薄膜分离，对陶瓷初坯继续进行恒温恒湿干燥，干燥12～15小时；然后将恒温温度选择为25℃，相对湿度选择为40％，继续干燥3小时；将恒温恒湿干燥后的陶瓷初坯放入烘箱中，温度设置为100℃，干燥10～20分钟；本发明能够实现3D打印陶瓷的可控变形、微变形，大幅度提高3D打印陶瓷的力学性能与比表面积。

技术领域

本发明属于陶瓷制备技术领域，具体涉及一种用于3D打印直写成形陶瓷坯体的保形干燥方法。

背景技术

多孔陶瓷具有比表面积大、吸附量高、化学性质稳定等优点，可广范应用在离子交换、吸附、过滤与分离、催化剂、传感器、轻质化设计等领域。3D打印技术允许精确地制造具有复杂结构和优化性能的陶瓷器件，简单化、个性化制造、生产成本低是此方法的显著优点。直写成型技术(DIW)是3D打印技术的一种，DIW打印用的水基陶瓷浆料具有广泛的应用，但是DIW打印出的陶瓷零件在后处理过程中容易产生裂纹与变形，很难通过后续工艺进行弥补；因此DIW打印陶瓷的后处理技术作为制备过程的重要难点，直接影响到DIW打印陶瓷零件的最终性能。

目前对于传统工艺制备的陶瓷素坯的干燥方法有很多，包括冷冻干燥、多步干燥、自然干燥法等，经过对3D打印陶瓷零件大量的实验发现：冷冻干燥虽然能减少形变，但是干燥后的陶瓷零件强度太低，冷冻干燥工艺复杂，成本高；多步干燥对干燥设备的要求较高，工艺复杂，成本高；自然干燥法干燥后的陶瓷素坯翘曲变形、开裂严重，严重影响产品的外形尺寸精度及成品率。

中国专利(申请号200710103657.0，名称为：一种长棒状陶瓷坯体的干燥方法)只适用于长棒状陶瓷坯体的干燥，且需将棒状陶瓷捆扎，工艺复杂且产量低。中国专利(申请号201910497733.3，名称为：陶瓷素坯的微变形快速干燥方法)中，陶瓷素坯干燥工艺步骤复杂，该铺压工艺不适用于3D打印陶瓷的干燥，不适用于大批量产品生产。

发明内容

为了克服现有上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种用于3D打印直写成形陶瓷坯体的保形干燥方法，实现3D打印陶瓷的可控变形、微变形，大幅度提高3D打印陶瓷的力学性能与比表面积。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种用于3D打印直写成形陶瓷坯体的保形干燥方法，包括以下步骤：

1)为了减少陶瓷初坯底部的应力，便于和打印底板分离、保湿，防止陶瓷初坯开裂，在打印底板上铺设一层疏水薄膜，在疏水薄膜上3D打印陶瓷初坯；

2)3D打印完成后，将陶瓷初坯与打印底板一起放入恒温恒湿环境中，根据MATLAB计算拟合实验数据所得的翘曲度关系式选择恒温恒湿干燥工艺应设置的温度与湿度：

式中，w为陶瓷初坯干燥后的翘曲度(％)，T对应的恒温温度(℃)，H为相对湿度(％)，S为固相含量(％)，固相含量为18～22.29％，恒温温度选择范围为25℃～35℃，相对湿度选择范围为40～92％，干燥6小时；

3)使陶瓷初坯与疏水薄膜分离，对陶瓷初坯继续进行步骤2)中的恒温恒湿干燥工艺，干燥12～15小时；

4)对陶瓷初坯继续进行步骤2)中的恒温恒湿干燥工艺，将恒温温度设置为25℃，相对湿度设置为40％，继续恒温恒湿干燥3小时；

5)将恒温恒湿干燥后的陶瓷初坯放入烘箱中，温度设置为100℃，干燥10～20分钟。