[发明专利]一种熔融沉积打印制备多孔氧化铝陶瓷的方法

说明书

本发明公开了一种熔融沉积打印制备多孔氧化铝陶瓷的方法，包括如下步骤：(1)制备FDM用丝材：以氧化铝粉末为原料，配以热塑性材料、分散剂和粘结剂；(2)多孔陶瓷胚体制备：将上述制备的丝材放入FDM打印设备中，打印出多孔氧化铝陶瓷胚体；(3)脱脂和烧结。本发明中，采用氧化铝粉为原料，配以聚乙烯塑料、石蜡和硬脂酸，采用双螺杆密炼机和挤出机进行拉丝，制成丝材，经FDM打印设备，制备出所设计的孔结构的陶瓷胚体，经脱脂和烧结工艺制备出多孔氧化铝陶瓷。与现有多孔陶瓷制备工艺相比，具有成型快，孔结构可设计性高，制备的多孔氧化铝陶瓷孔结构大小均一、分布均匀。

技术领域

本发明涉及多孔氧化铝陶瓷加工技术领域，尤其涉及一种熔融沉积打印制备多孔氧化铝陶瓷的方法。

背景技术

氧化铝陶瓷由于耐高温性、耐高压性、优异导热性能、高机械强度且具有良好的机电性能，广泛应用于耐磨机械、净化分离、化工催化和气体传感等众多领域。其中，多孔氧化铝陶瓷不仅具有氧化铝的高强度、优异化学和热稳定性，而且具有多孔材料的热冲击损伤抗性，使其适用于吸音、隔热保温、多孔介质燃烧等领域。目前，多孔陶瓷是以陶瓷粉末为主料，采用模板浸渍、发泡工艺、添加造孔剂等工艺，经过成型和特殊高温烧结工艺制备出具有高气孔率的多孔陶瓷材料。

3D打印作为一种快速成型制备技术，它利用计算机三维绘图软件将实体模型数据化,而后将材料逐层打印，然后叠加成型,实现虚拟模型实体化,具有操作简单、模型还原度高、制造周期短、避免复杂模具的开发与制造、模具调整简单。

在多孔陶瓷成型中亦可引入3D打印技术并可解决复杂结构陶瓷存在的问题，然而3D打印快速成型制备技术也有自己的一些缺点。采用当前3D打印技术得到的陶瓷材料致密度不高、收缩率大，复杂结构陶瓷制备中需要添加支撑，而且能够打印的材料种类比较少，这极大影响到了3D打印技术制备复杂多孔陶瓷的发展与推广。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的一种熔融沉积打印制备多孔氧化铝陶瓷的方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种熔融沉积打印制备多孔氧化铝陶瓷的方法，包括如下步骤：

(1)制备FDM用丝材：以氧化铝粉末为原料，配以热塑性材料、分散剂和粘结剂，采用双螺杆密炼机和挤出机进行拉丝，制成丝材；

其中，氧化铝粉料占比20～60vol％，热塑性材料为聚乙烯塑料，粘结剂为石蜡，此两者占比40～80vol％，分散剂为硬脂酸，其为氧化铝粉料加入量的0～5wt％；

(2)多孔陶瓷胚体制备：将上述制备的丝材放入FDM打印设备中，设定成型参数和孔结构，打印出多孔氧化铝陶瓷胚体；

(3)脱脂和烧结：陶瓷胚体经400～700℃脱脂后，在1200～1500℃烧结，制得多孔氧化铝陶瓷。

优选的，丝材的直径为1.0～3.0mm。

优选的，聚乙烯塑料和石蜡的质量比为4～6∶1。

优选的，陶瓷胚体的脱脂工艺中以0.8～2℃/分钟的升温速度加热至400～700℃，温度保持10～30小时。

优选的，陶瓷胚体的烧结工艺中以2～5℃/分钟的升温速度加热至1200～1500℃，烧结时间保持2～10小时。

优选的，多孔氧化铝陶瓷表面的孔洞沿水平和竖直两个方向等间距分布。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：