[发明专利]用于3D打印的核壳状黑色陶瓷颗粒及其制备方法和应用

说明书

本发明属于黑色粉末陶瓷及复合陶瓷增材制造技术领域，具体涉及一种用于3D打印的核壳状黑色陶瓷颗粒及其制备方法和应用。用于3D打印的核壳状黑色陶瓷颗粒，包括：黑色陶瓷基体和包覆层，所述包覆层厚度为50‑100nm；所述包覆层材料选自金属氧化物。本发明将黑色陶瓷基体均匀分散在前驱体悬浮液中，在一定条件下发生聚合反应，在被包覆黑色陶瓷基体表层形成具有一定空间结构的改性层，经干燥和热处理后得到所需的包覆有低散射与增强相改性层的粉体材料，降低黑色陶瓷材料对光固化过程中紫外光的吸收和散射。同时核壳状黑色陶瓷颗粒经3D打印制备的陶瓷材料厚度较大，致密性和力学性能优异。

技术领域

本发明属于黑色粉末陶瓷及复合陶瓷增材制造技术领域，具体涉及一种用于3D打印的核壳状黑色陶瓷颗粒及其制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。其中具有代表性的3D打印制造技术主要包括：原材料为光敏树脂的光固化成型技术、原材料为热熔型树脂的熔融沉积制造技术、原材料为非金属粉末的选区激光烧结技术和原材料为金属粉末的选区激光熔化技术。从光固化成型技术逐步发展出基于掩模图像投影工艺的数字光处理技术(DLP，Digital Light Processing)的光固化成型增材制造技术制备的陶瓷零部件精度高，力学性能优良，特别适合微小型、高精度部件的制造。然而，DLP技术对材料对紫外光的吸收与散射有相对严格的要求，所以目前利用光固化成型制备的陶瓷主要局限于氧化铝材料等白色氧化物陶瓷。

而且现有技术虽然公开了一些在黑色陶瓷粉末外层包覆折射率低的材料，但是包覆层厚度小，仅为2-20nm，因此需要设置较多包覆层或不同折射率的包覆层来减弱散射和光吸收现象，而且使用有机沉淀剂容易引入杂质离子，影响成型坯体的结合强度和力学性能。还有一些打印方法，虽然能提高固化厚度，但是固化后致密性较差，力学性能低。

发明内容

为了解决黑色陶瓷颗粒包覆层厚度小，制备方法复杂以及由黑色陶瓷颗粒制备的陶瓷坯体单层固化层厚度低，成型困难的问题，本发明提出一种用于3D打印的核壳状黑色陶瓷颗粒及其制备方法和应用，本发明制备的核壳状黑色陶瓷颗粒包覆层厚度为50-100nm，减弱散射和光吸收现象效果明显，同时本发明制备方法简单，无需设置多层包覆层。使用核壳状黑色陶瓷颗粒进行3D打印，可以制备形成单层固化层厚度为70μm±5μm，使用该陶瓷颗粒进行3D打印制备出的复合陶瓷坯体，烧结后得到的陶瓷相较于使用未改性粉末制备陶瓷，打印效率提高50-65％，同烧结后，致密度提高4-8％，弯曲强度提高20-25％。

具体地，本发明是通过如下所述的技术方案实现的：

本发明第一方面，提供一种用于3D打印的核壳状黑色陶瓷颗粒，包括：

黑色陶瓷基体和包覆层，所述包覆层厚度为50-100nm；

所述包覆层材料选自金属氧化物。

本发明第二方面，提供一种用于3D打印的核壳状黑色陶瓷颗粒的制备方法，包括：将黑色陶瓷基体与金属氧化物的前驱体混合，调节pH，静置，烘干，煅烧即得。

本发明第三方面，提供一种光固化打印方法，包括：将用于3D打印的核壳状黑色陶瓷颗粒与光敏树脂混合制备复合陶瓷浆料，进行光固化打印，烧结后得到陶瓷。

本发明第四方面，提供一种光固化打印方法制备得到的复合陶瓷。

本发明第五方面，提供一种用于3D打印的核壳状黑色陶瓷颗粒在3D打印领域中的应用。

本发明一个或多个实施例具有以下有益效果：