[发明专利]一种用于3D打印的金属增韧陶瓷基复合材料

摘要

本发明提出一种用于3D打印的金属增韧陶瓷基复合材料，金属纤维缠绕镶嵌在陶瓷微球表面形成的金属增韧陶瓷复合微球；由如下重量份原料制备而成陶瓷微球80‑90份，金属纤维5‑10份，界面改性剂 ‑1.5份，活性剂0.1‑0.5份，粘接剂3‑5份；通过界面侵蚀改性陶瓷微球表面，使陶瓷微球表面形成可镶嵌的界面，从而利用圆盘研磨机碾压使金属纤维镶嵌至界面被侵蚀的陶瓷微球表面，形成由金属纤维缠绕镶嵌在陶瓷微球表面形成的金属增韧陶瓷复合微球，不但满足3D打印所需球形的特征，而且，金属纤维呈网状在陶瓷微球表面分布，3D打印烧结后的陶瓷制品中金属以网状分布，从而实现增韧。

主权项

一种用于3D 打印的金属增韧陶瓷基复合材料，其特征是：金属纤维缠绕镶嵌在陶瓷微球表面，其原料按重量份计为：陶瓷微球 80‑90 份，金属纤维 5‑10 份，界面改性剂 1‑1.5 份，活性剂 0.1‑0.5 份，粘接剂 3‑5 份；其中，所述的陶瓷微球为氮化钛陶瓷、氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化硼陶瓷、氧化硅陶瓷中的一种或几种，微球的球度大于90%，粒径过50 目筛；所述的金属纤维为长径比大于20、直径小于50 微米的不锈钢纤维、铝纤维、镍纤维、铜纤维、锌纤维、锡纤维、银纤维、钛纤维中的至少一种；所述的界面改性剂为水玻璃, 其硅酸钠含量为30‑40%，水含量为60‑70%， 模数为2‑2.5，用于提高金属纤维在陶瓷微球表面的湿润效果；所述的活性剂为十二烷基磺酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酰胺、三聚磷酸钠中的一种或多种；所述的粘接剂为石蜡、微晶蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡中的至少一种；所述的用于3D 打印的金属增韧陶瓷基复合材料，是通过下方法制备而成：1）将80‑90 重量份的陶瓷微球与1‑1.5 重量份的界面改性剂加入高速分散机，设定高速分散机的温度为90‑100℃，真空压力0.1‑0.3MPa，以5000‑10000rpm 的转速高速分散10‑20min，得到界面侵蚀改性的陶瓷微球；2）将步骤1）得到的改性陶瓷微球与5‑10 重量份的金属纤维、0.1‑0.5 重量份的活性剂置于圆盘研磨机研磨，通过研磨盘之间的碾压使金属纤维镶嵌至界面被侵蚀的陶瓷微球表面，过20 目筛，得到大小均匀的球形金属增韧陶瓷基复合材料颗粒；3）将步骤2）得到的球形金属增韧陶瓷基复合材料颗粒与3‑5 重量份的粘接剂在90‑120℃条件下在高混机中以400‑900rpm 的转速混合15‑25min，使粘接剂均匀包覆在球形金属增韧陶瓷基复合材料颗粒表面，即为一种用于3D 打印的金属增韧陶瓷基复合材料。